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    Michele IERVOLINO

    Insegnamento di IDRAULICA AMBIENTALE

    Corso di laurea magistrale in INGEGNERIA CIVILE

    SSD: ICAR/01

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Annualità Singola

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Moti di filtrazione in acquiferi saturi.
    Metodi alle differenze finite per l’integrazione di equazioni differenziali alle derivate parziali.
    Cenni di Turbolenza.
    Trasporto solido di fondo e in sospensione.
    Correnti a pelo libero in moto permanente.
    Correnti a pelo libero in moto vario.
    Trasporto di particelle sospese e disciolte.

    Testi di riferimento

    Mario Gallati, Stefano Sibilla - Fondamenti di idraulica – Carocci Editore - 2009 - ISBN: 9788843051717

    Carlo Montuori - Complementi di idraulica – Liguori Editore – 1997 - ISBN:8820727099

    Antonio Di Molfetta, Rajandrea Sethi, - Ingegneria degli acquiferi – Springer Editore - 2012 - ISBN 978-88-470-1851-8 (disponibile anche come e-book nella collana di Ateneo https://link.springer.com/book/10.1007/978-88-470-1851-8)

    Obiettivi formativi

    Fornire gli elementi essenziali dell’idraulica e del trasporto di contaminanti nei corpi idrici superficiali e sotterranei. Illustrare le caratteristiche principali del trasporto solido e negli alvei a fondo mobile. Fornire i rudimenti per l’impiego dei modelli matematici con cui si descrivono abitualmente i processi richiamati.

    Prerequisiti

    Concetti essenziali di idraulica delle correnti.

    Metodologie didattiche

    Il corso prevede l’immediata applicazione (learn by doing) degli argomenti esposti attraverso lo svolgimento di esercitazioni numeriche sui temi trattati. Tali applicazioni vengono svolte in aula dagli allievi, eventualmente suddivisi in gruppi (team-working), sotto la supervisione del docente.

    Metodi di valutazione

    Prove inter-corso facoltative.
    Esame orale.

    Programma del corso

    Moti di filtrazione: la legge di Darcy e la permeabilità intrinseca; schemi complessi di emungimento da falde freatiche ed artesiane. Prove di campo per la determinazione della trasmissività di una falda. Principio di sovrapposizione degli effetti in falda artesiana.
    Metodi alle differenze finite per l’integrazione di equazioni differenziali alle derivate parziali. Accuratezza, Convergenza, Stabilità. Applicazione alle equazioni del trasporto convettivo e convettivo/diffusivo.
    Cenni di Turbolenza. La media alla Reynolds. La teoria della lunghezza di mescolamento ed il profilo di velocità logaritmico. La viscosità cinematica turbolenta.
    Trasporto solido di fondo e in sospensione. Teoria di Shields. Formula di Exner per il trasporto solido di fondo. Genesi delle forme di fondo in regime inferiore e superiore. Equilibrio morfologico di un corso d'acqua e relative formulazioni.
    Correnti a pelo libero in moto permanente: profili di corrente in alvei complessi e/o a portata variabile. Il codice di calcolo HEC-RAS per il tracciamento di profili di corrente.
    Correnti a pelo libero in moto vario: le equazioni del De Saint Venant. Le linee caratteristiche associate e il problema delle condizioni al contorno. Schemi semplificati delle eq. DSV (modello parabolico e cinematico, onda derivante dalla rottura di una diga)
    Trasporto di particelle sospese e disciolte. Diffusione molecolare: legge di Fick. Trasporto convettivo e convettivo-diffusivo.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    Seepage flows in saturated media.
    Finite difference methods for Partial Differential Equations.
    Basic elements of Turbulence.
    Sediment transport: bed-load and suspension load.
    Steady open channel flows.
    Unsteady open channel flows.

    Textbook

    Mario Gallati, Stefano Sibilla - Fondamenti di idraulica – Carocci Editore - 2009 - ISBN: 9788843051717 (in Italian)

    Carlo Montuori - Complementi di idraulica – Liguori Editore – 1997 - ISBN:8820727099. (in Italian)

    Antonio Di Molfetta, Rajandrea Sethi, - Ingegneria degli acquiferi – Springer Editore - 2012 - ISBN 978-88-470-1851-8 (available as academic e-book https://link.springer.com/book/10.1007/978-88-470-1851-8). (in Italian)

    Training objectives

    To give the essential elements of hydraulics and contaminant transport in superficial and deep water bodies. Discuss the essential features of sediment transport in loose bed flows. Give the basic elements for the application of mathematical models used to describe the above processes.

    Prerequisite

    Basic Knowledge of open channel hydraulics.

    Teaching methods

    The module promotes the immediate application of the therory (learn by doing) through numerical excercises. Team working among the students is highly reccomended under the supervision of the lecturer.

    Evaluation methods

    Intermediate written exams (facultative).
    Oral exam.

    Course Syllabus

    Seepage flows in saturated media: Darcy’s law and intrnsic permeability; pumping from confined and unconfined porous aquifers. Field tests for transmissivity. Effects superposition in confined aquifers
    Finite difference methods for partial differential equations. Accuracy Convergence, Stability. Application to the Advective and Advective/Diffusive transport equation.
    Basic elements of Turbulence. Reynolds average. Mixing length and logarithmic profiles. Turbulent eddy viscosity.
    Sediment transport: bed-load and suspension load. Shields criterion. Exner formula for bed-load and morphology. Bedforms of lowe and upper regime. Morphological equilibrium and relative formulations.
    Steady open channel flows: flow profiles in complex channels and/or with variable discharge. HEC-RAS program for steady flow profiles.
    Unsteady open channel flows: Saint Venant equations. Characteristic curves and associated boundary conditions. Simplified DSV models (parabolic and kinematic approximations, dam-break)
    Suspendend and solute transport. Molecolar diffusion: Fick law. Convective and diffusive transport.

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