Obiettivi Formativi

L’insegnamento dell’Ingegneria Costiera intende fornire agli allievi ingegneri del Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile non solo le basi teoriche relative alla meccanica del moto ondoso, ma anche le informazioni relative alla protezione dei litorali attraverso sia la conoscenza della dinamica del trasporto solido che le indicazioni costruttive sulle opere di protezione e fruizione costiera nonché la capacità di scegliere criticamente tra le tipologie di intervento. Lo studente acquisirà un'ampia e solida conoscenza e competenza della dinamica del moto ondoso e della sua interazione con spiagge e strutture che gli consentirà di ottenere particolare sensibilità nei riguardi delle opere marittime e costiere e dei loro effetti sul contesto su cui queste verranno progettate e realizzate. Più specificamente sarà in grado di comprendere principi, metodi e strumenti necessari per poter progettare e gestire correttamente opere costiere e marittime, integrandole con il litorale senza tuttavia alterarlo. Lo studente deve dimostrare di saper utilizzare i concetti teorici e applicativi acquisiti per affrontare problematiche ingegneristiche complesse nel rispetto e valorizzazione del territorio, ai fini di poter proporre interventi di difesa dall’erosione, dalle mareggiate o opere ed infrastrutture portuali per la fruizione della costa in un’ottica di gestione integrata della fascia costiera. Lo studente deve essere in grado di valutare in maniera autonoma situazioni anche diverse da quelle standard presentate dal docente durante il corso e di adottare le migliori metodologie risolutive. Lo studente deve avere la capacità di sviluppare e presentare temi e progetti di Ingegneria Costiera utilizzando correttamente il linguaggio tecnico-scientifico. Lo studente deve essere in grado di aggiornarsi continuamente, tramite la consultazione di testi e pubblicazioni (anche in lingua inglese), allo scopo di acquisire la capacità di approfondire gli argomenti del settore dell’Ingegneria Costiera.

Learning Goals

The Coastal Engineering Course is aimed at providing to engineering students of the Master Degree in Civil Engineering not only the basic concepts of the sea wave mechanics but also the information relative to coastal protection through both the knowledge of the sediment transport mechanisms and the design of the coastal protection works, leading to the possibility of a critical choice of different kind of coastal defence. Students should demonstrate their knowledge and understanding of the sea wave dynamics and on its interaction with beaches and structures. With this base, students will obtain a strong sensibility on coastal protection works and on their effects on the natural contest where they will be build. More specifically, they will understand basics, methods and tools which are needed to correctly design and coastal and maritime works, integrated with the littoral without altering it. Students should demonstrate their ability to use the acquired theoretical and practical concepts to be applied for the analysis of complex engineering problems respecting and developing the environment, in order to propose coastal works for erosion and sea storm defence, or harbour infrastructures for coastal fruition in an integrated coastal zone management approach. Students should be able to evaluate situations different from the standard ones presented by the teacher during the course and to adopt the best solution methods. Students should have the ability to develop and present topics related to Coastal Engineering using the technical-scientific language correctly. Students should be able to be continuously updated, through the consultation of texts and publications (also in English), in order to acquire the ability to deepen topics of the Coastal Engineering field.

Metodi didattici

Il corso prevede l’erogazione di 24 ore di didattica frontale e 24 ore di esercitazioni in aula. Le lezioni vengono svolte proiettando slide ed integrando con spiegazioni alla lavagna. Durante la lezione frontale viene sempre favorito e stimolato il colloquio e l’interazione tra il docente e gli studenti, che avranno così modo di verificare il proprio livello di comprensione, di sviluppare il proprio spirito critico e di acquisire e maturare sia il linguaggio tecnico che la capacità di applicare le tematiche affrontate. La preparazione è altresì completata attraverso le applicazioni pratiche trattate durante le ore di esercitazione. In tali occasioni gli studenti dovranno essere muniti di pc ed eseguire le applicazioni pratiche fino al raggiungimento dei risultati finali. Seminari, esercitazioni pratiche in laboratorio e visite didattiche possono altresì essere previste per completare la preparazione.

Teaching Methods

The course is based on 24 hours of lectures in the classroom and 24 hours of exercises in the classroom. The lectures in the classroom are carried out by projecting slides and integrating with explanations on the blackboard. During the lectures, the dialogue and interaction between the teacher and the students is always encouraged and stimulated, so they will be able to check their level of understanding, develop their critical spirit and acquire and mature both the technical language and the ability to apply the addressed issues. The preparation is also completed through the exercises in the classroom treated during the practice hours. On such occasions, students must be equipped with a pc and carry out practical applications until the final result is achieved. Seminars, practical based lessons in laboratory and offsite educational visits could be proposed to complete the preparation.

Prerequisiti

Per poter frequentare utilmente il corso di Ingegneria Costiera è fondamentale avere i prerequisiti fisico-matematici di base, nonché la conoscenza dell’Idraulica e dell’Idrologia, che verranno applicati con continuità nell’ambito sia delle lezioni teoriche che delle applicazioni pratiche.

Prerequisites

In order to usefully attend the course of Coastal Engineering is essential to have the basic physical-mathematical prerequisites, and the knowledge of Hydraulics, which will be applied continuously during both lectures and practical applications.

Verifiche dell'apprendimento

L’esame prevede la redazione di relazioni relative alle esercitazioni svolte durante il corso ed una prova orale cui è possibile accedere solo dopo la correzione delle esercitazioni. Gli studenti non frequentanti devono comunque inviare al docente almeno una settimana prima la data dell’esame le esercitazioni previste, anche se svolte in autonomia. L’esame, il cui voto è espresso in trentesimi, ha esito positivo se lo studente dimostra di aver acquisito il linguaggio tecnico, appreso le conoscenze e le competenze necessarie per applicare utilmente i concetti fondamentali ai fini della difesa costiera e della progettazione marittima. E’ indispensabile prenotarsi almeno un giorno prima della data dell’esame tramite il sistema ESSE3.

Assessment

In order to pass the exam it is necessary to write the reports regarding the tutorials developed during the lectures and to undergo an oral interview based exam, after receiving the corrected reports. Non attending students should anyway send their reports, autonomously written, at least one week prior the oral exam. The exam is positively evaluated if the student ascertains to have acquired the technical language, the knowledge and skills needed in order to usefully apply the fundamentals for coastal protection and maritime design. It is necessary to register for the exam at least one day before the exam by using ESSE3 system.

Programma del Corso

INTRODUZIONE AL CORSO Introduzione al corso. L’idrosfera. Fonti di informazione. Misura del moto ondoso. Le carte nautiche. Quadro normativo sulle coste. ONDE DI MARE E LORO PROPAGAZIONE Onde monocromatiche. Formulazione del problema. Soluzione per onde di piccola ampiezza. Relazione di dispersione. Approssimazioni asintotiche. Traiettorie delle particelle. Campo di pressione. Energia. Trasformazione del moto ondoso dal largo alla riva. Rifrazione e diffrazione. Shoaling. Frangimento. I VENTI Generazione e caratteristiche dei venti. Vento geostrofico, vento di gradiente e vento reale. Stima del vento sulla superficie del mare per la previsione del moto ondoso. Le informazioni sui venti. La raccolta dati anemologici. Valutazione del campo di vento: il fetch geografico e il fetch efficace INTERAZIONE TRA ONDE E OSTACOLI Riflessione. Diagramma di Saint Flou. Diffrazione. PREVISIONE DEL MOTO ONDOSO Generalità. Onde irregolari. Rappresentazione delle onde di mare con le onde caratteristiche. Il metodo S-M-B. Analisi di eventi estremi. EVOLUZIONE DELLA LINEA DI COSTA Budget dei sedimenti. Trasporto litoraneo. Trasporto onshore-offshore. Trasporto longshore. Apporti fluviali. L’equazione della linea di costa. Schema numerico per il calcolo dell’evoluzione della linea di costa. OPERE PER LA PROTEZIONE DEI LITORALI L’erosione costiera e gli interventi di difesa. Tipologie di intervento. Opere di difesa longitudinali distaccate dalla linea di riva di tipo emergente. Barriere soffolte. Opere di difesa trasversali. Ripascimento e prelievo artificiale. Indicazioni per la scelta della tipologia di intervento. Proporzionamento idraulico e strutturale di un’opera a gettata. CENNI SULLA PORTUALITÀ Classificazione dei porti. Opere di difesa. Layout e dimensioni. Porti turistici. Pontili. La progettazione dei porti e gli effetti sui litorali. Interrimento e dragaggio.

Course Syllabus

INTRODUCTION TO THE COURSE Hydrosphere. Data sources. Wave measurement systems. Nautical charts and maps. Regulatory framework on coasts. SEA WAVES. Monochromatic waves. Formulation of the problem. Solution for small amplitude waves. Dispersion relation. Shallow and deep water approximations. Trajectories. Pressure field. Energy and its propagation. WAVE PROPAGATION. Wave transformation from offshore to onshore. Refraction and wave rays plot. Shoaling and breaking. THE WINDS. Generation and characteristics of winds. Geostrophic and real wind. Estimate of wind on the sea surface. Wind information and data. Evaluation of the wind field. Geographic and effective fetch. INTERACTION BETWEEN SEA WAVES AND AN OBSTACLE Reflection. Saint Flou diagram. Diffraction. SEA WAVE FORECAST. Random waves. Sea wave representation by means of significant sea waves. SMB method. EVOLUTION OF THE COASTLINE. Budget of sediments. Sediment transport. Onshore-offshore transport. Long-shore transport. Fluvial supply. Cliff erosion. Wind transport. Submarine canyons. Beach nourishment. Submarine sand pits. TRANSFORMATION OF THE COASTLINE. Equation of the coastline. One line models. Numerical schemes. COASTAL PROTECTION WORKS. Coastal erosion and protection works. Types of coastal protection works. Longitudinal and detached emerged breakwaters. Submerged reefs. Transversal works. Guidelines for the choice of the proper coastal protection work. Hydraulic and structural design of rubble mound breakwaters. HARBOUR DESIGN Harbour classification; protection works. Layout and dimensions. Touristic harbours. Piers. Harbour design and effects on shoreline. Silting and dredging.