Obiettivi Formativi

Il corso intende illustrare gli aspetti fondamentali alla base dell'esercizio delle opere idrauliche finalizzate all'uso plurimo delle risorse idriche ed alla produzione idroelettrica, con particolare attenzione alla derivazione da corsi d'acqua naturali, alla gestione dei serbatoi di regolazione ed agli impianti idroelettrici e mini-idro. Vengono inoltre trattate alcune metodologie di supporto alle decisioni in fase di pianificazione ed esercizio dei sistemi idrici.

Learning Goals

The course addresses key aspects on management of multi-purpose water systems with special emphasys to river water diversions and water storage in reservoirs for different water uses, also included hydropower plants. Decision support methodologies to be used during planning and operation of water systems are also illustrated.

Metodi didattici

Lezioni frontali (60%) ed esercitazioni (40%).

Teaching Methods

Lectures (60%) and classworks (40%).

Prerequisiti

Sono richieste conoscenze di base dell'idrologia.

Prerequisites

Basic skills in hydrology are required.

Verifiche dell'apprendimento

Il corso prevede un esame orale finale, che potrà essere sostenuto previa consegna, almeno una settimana prima della data dell'appello, degli elaborati relativi alle esercitazioni svolte prevalentemente in classe. L'esame orale consiste in un colloquio sugli argomenti trattati durante il corso e approfonditi mediante le esercitazioni. Esso sarà volto ad accertare le conoscenze acquisite dallo studente, ed in particolare la capacità di identificare idonee soluzioni a problemi di gestione di sistemi di approvvigionamento idrico.

Assessment

An oral examination is foreseen at the end of the course. Students may undergo the oral examination once that they have their reports on classworks due one week before the exam session. The oral examination is mainly an interview on the course content, also detailed through the classworks. The interview ascertains student's acquired knowledge and skills in selecting the most suitable methodological tools in relation to the specific features of potential case-studies, as well as data availability.

Programma del Corso

1. Introduzione Richiami del ciclo idrologico. Evoluzione nella gestione delle acque. Classificazione delle risorse idriche. Sistemi idrici ed esempi di schemi. Fonti di approvvigionamento idrico. Usi dellacqua. Problemi relativi alluso delle acque. Gestione integrata e sostenibile delle risorse idriche. 2. Quadro normativo ed istituzionale in materia di utilizzazione delle acque I principi delle legislazione delle acque. Le principali leggi italiane: Testo Unico del 1933, Piano Regolatore Generale degli Acquedotti, L. 319/1976 e seguenti, L. 183/1989 e seguenti, L. 36/94. D. Lgs. 152/99. Stato di attuazione della legislazione in Italia ed in Sicilia. Direttiva Quadro sulle Acque Europea 2000/60/EC. D.Lgs. 152/2006. Pianificazione delle acque e dei bacini. Il processo di pianificazione. Piani di settore. Piano di bacino: finalità e contenuti; quadro conoscitivo, programmazione degli interventi. Piano di tutela delle acque. I distretti idrografici dopo la Legge 221/2015. 3. Valutazione delle risorse e delle domande idriche Valutazione delle risorse idriche superficiali: raccolta, analisi e validazione dati, analisi idrologiche, curve di durata, stima del deflusso minimo vitale. Modelli stocastici per la generazione di serie idrologiche sintetiche. Classificazione delle domande idriche. Valutazione delle domande per usi civili, irrigui e industriali. Sistemi idrici ad uso plurimo. 4. Opere di utilizzazione delle acque superficiali Derivazioni dai corsi d'acqua naturali: (i) opere di presa; (ii) traverse di derivazione fisse e mobili; (iii) sghiaiatori e dispositivi di chiarificazione. Dighe di ritenuta: (i) dighe a gravità; (ii) dighe a volta; (iii) dighe in terra. Manufatti per il funzionamento di un serbatoio di regolazione. Normativa di riferimento per la progettazione, costruzione ed esercizio degli sbarramenti di ritenuta. 5. Modelli di simulazione e ottimizzazione dei sistemi idrici Problematiche di esercizio in un sistema idrico. Serbatoi di regolazione. Simulazione di un serbatoio. Simulazione di sistemi di serbatoi. Valutazione delle performance di un sistema idrico. Esempi di applicazione. Ruolo dellottimizzazione nella pianificazione e gestione dei sistemi idrici. Programmazione lineare. Programmazione lineare stocastica. Programmazione non lineare. Programmazione dinamica. Esempi di applicazione. 6. Impianti idroelettrici e mini-idro Impianti idroelettrici con e senza regolazione dei deflussi. Tipologie di impianti: ad alta, media e bassa caduta. Condotte forzate. Opere darte correnti e pezzi speciali nelle condotte, organi di regolazione, di intercettazione e sicurezza, calcoli di dimensionamento. Turbine idrauliche. Centrali idroelettriche. Impianti idroelettrici di piccola taglia. Normativa di riferimento per lincentivazione allutilizzo delle risorse rinnovabili. Fattibilità tecnico-economica di un impianto di piccola taglia.

Course Syllabus

Contents of the course Development of water management. Water resources classification. Water supply systems. Water sources and uses. Sustainable and integrated water resources management. Institutional and legal framework on water use in Italy. European Water Framework Directive 2000/60/EC. Water resources planning tools. Assessment of surface water resources. Data collection, validation and analysis. Flow duration curves. Mimimum environmental flow. Stochastic models for generation of syntethic flow series. Water use classification and assessment. Surface water diversions. Retaining dums and regulating reservoirs and related facilities. Legislation on designing, building and operation of reservoirs. Simulation of water resevoirs. Performance assessment. Optimization in planning and operation of water systems. Linear programming. Stochastic linear programming. Non linear programming. Dynamic programming. Applications. Hydropower plants with and without flow regulation. High, medium and low head hydropower plants. Penstocks. Types and selection of hydropower turbines. Power house. Assessment of energy potential. Smal and micro hydropower plants.