Elementi di idraulica e idrologia
A.A. 2023/2024
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire le conoscenze di base di idraulica e idrologia necessarie per affrontare problemi di monitoraggio, uso e gestione delle risorse idriche nei sistemi agro-forestali, nonché quelle per affrontare problemi di progettazione e verifica di impianti irrigui e opere idrauliche per la derivazione, la distribuzione e la consegna delle acque a scopo irriguo, per il contenimento e la regimazione dei deflussi meteorici, per la salvaguardia delle risorse idriche e per la difesa idraulica del territorio.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente apprenderà un metodo di indagine scientifico dei problemi idraulici e idrologici nei sistemi agro-forestali e nella fattispecie acquisirà competenze di base sull'utilizzo di tecniche di monitoraggio e strumenti modellistici in grado di descrivere le dinamiche dei processi idrologici nei sistemi suolo-vegetazione-atmosfera. Saranno altresì fornite le conoscenze di base necessarie per affrontare e risolvere i problemi del moto dei fluidi nelle condotte in pressione e nei canali a pelo libero, e di applicarle nella progettazione e verifica di semplici infrastrutture, manufatti ed impianti irrigui. Gli studenti apprenderanno conoscenze tecniche sulle dinamiche dei processi afflussi-deflussi e le basi per la progettazione di opere idrauliche per l'allontanamento e l'accumulo delle acque meteoriche.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Per l'a.a. 2022/23 lo svolgimento delle lezioni si terrà come segue.
Metodi didattici:
UD1 & UD2
Le lezioni si terranno in presenza (salvo diversa comunicazione proveniente dagli organi di ateneo). Su piattaforma MS Teams si potrà seguire in streaming la lezione. A discrezione del docente (o in accordo con gli studenti), le lezioni potranno essere registrate e caricate sul sito Ariel.
Ulteriori dettagli relativi allo svolgimento delle lezioni saranno comunicati dal docente sul sito Ariel dell'UD.
Metodi didattici:
UD1 & UD2
Le lezioni si terranno in presenza (salvo diversa comunicazione proveniente dagli organi di ateneo). Su piattaforma MS Teams si potrà seguire in streaming la lezione. A discrezione del docente (o in accordo con gli studenti), le lezioni potranno essere registrate e caricate sul sito Ariel.
Ulteriori dettagli relativi allo svolgimento delle lezioni saranno comunicati dal docente sul sito Ariel dell'UD.
Programma
Modulo di Idraulica (UD1)
Il modulo prevede 24 ore di lezione frontale:
- Introduzione. Caratteristiche fisiche principali dell'acqua. Grandezze fondamentali dell'idraulica e loro unità di misura.
- Elementi di idrostatica. Strumenti di misura della pressione. Calcolo delle spinte sulle pareti di un recipiente. Generalità sul moto dell'acqua.
- Elementi di cinematica. Teorema di Bernoulli. Equazione del moto uniforme. Moto uniforme dell'acqua nelle condotte in pressione. Condotte con sollevamento. Lunghe condotte. Correnti a superficie libera. Moto uniforme nei canali. Criteri di dimensionamento e verifica. Principi di foronomia e manufatti di regolazione dell'acqua nei canali.
Il modulo prevede 16 ore di esercitazione in aula computer:
- Progettazione, calcoli idraulici e relazione tecnica di un impianto di microirrigazione e di un impianto per l'irrigazione del verde residenziale.
Modulo di idrologia (UD2)
Il corso prevede durante le 40 ore di lezione frontale:
lo studio del ciclo idrologico e dei processi idrologici fondamentali quali la precipitazione, l'intercettazione, l'evapotraspirazione, l'infiltrazione e la percolazione;
un accenno ai metodi di analisi fisica e meccanica dei suoli nonché lo studio delle loro proprietà idrologiche;
l'analisi dei moti di filtrazione in terreno saturo ed insaturo;
la misura delle grandezze idrologiche;
il calcolo del fabbisogno idrico ed irriguo di una coltura e la programmazione degli interventi irrigui;
la stima del bilancio idrologico in un terreno agrario;
l'approfondimento di alcuni concetti di statistica e probabilità connessi allo studio degli eventi idrologici estremi e delle misure idrologiche;
lo studio delle linee segnalatrici di possibilità pluviometrica;
la stima della precipitazione di progetto;
il calcolo delle perdite idrologiche mediante modelli hortoniani e quelli basati sul curve number;
la valutazione della durata critica della precipitazione di progetto;
l'analisi dei processi di deflusso superficiale;
la valutazione della portata di piena di un bacino idrologico mediante metodo razionale, della corrivazione e analisi statistica delle portate osservate.
Il modulo prevede inoltre 16 ore di esercitazione in aula computer così suddivisi:
8 ore dedicate al calcolo del fabbisogno idrico delle colture con il metodo del Quaderno FAO-56 e programmazione degli interventi irrigui; stima dell'andamento nel tempo della fornitura irrigua per l'irrigazione di un distretto con più colture e suoli.
8 ore dedicate alla valutazione della portata di piena di un bacino idrologico soggetto a sollecitazioni meteoriche con diversi tempi di ritorno e modificazioni dell'uso del suolo.
Il modulo prevede 24 ore di lezione frontale:
- Introduzione. Caratteristiche fisiche principali dell'acqua. Grandezze fondamentali dell'idraulica e loro unità di misura.
- Elementi di idrostatica. Strumenti di misura della pressione. Calcolo delle spinte sulle pareti di un recipiente. Generalità sul moto dell'acqua.
- Elementi di cinematica. Teorema di Bernoulli. Equazione del moto uniforme. Moto uniforme dell'acqua nelle condotte in pressione. Condotte con sollevamento. Lunghe condotte. Correnti a superficie libera. Moto uniforme nei canali. Criteri di dimensionamento e verifica. Principi di foronomia e manufatti di regolazione dell'acqua nei canali.
Il modulo prevede 16 ore di esercitazione in aula computer:
- Progettazione, calcoli idraulici e relazione tecnica di un impianto di microirrigazione e di un impianto per l'irrigazione del verde residenziale.
Modulo di idrologia (UD2)
Il corso prevede durante le 40 ore di lezione frontale:
lo studio del ciclo idrologico e dei processi idrologici fondamentali quali la precipitazione, l'intercettazione, l'evapotraspirazione, l'infiltrazione e la percolazione;
un accenno ai metodi di analisi fisica e meccanica dei suoli nonché lo studio delle loro proprietà idrologiche;
l'analisi dei moti di filtrazione in terreno saturo ed insaturo;
la misura delle grandezze idrologiche;
il calcolo del fabbisogno idrico ed irriguo di una coltura e la programmazione degli interventi irrigui;
la stima del bilancio idrologico in un terreno agrario;
l'approfondimento di alcuni concetti di statistica e probabilità connessi allo studio degli eventi idrologici estremi e delle misure idrologiche;
lo studio delle linee segnalatrici di possibilità pluviometrica;
la stima della precipitazione di progetto;
il calcolo delle perdite idrologiche mediante modelli hortoniani e quelli basati sul curve number;
la valutazione della durata critica della precipitazione di progetto;
l'analisi dei processi di deflusso superficiale;
la valutazione della portata di piena di un bacino idrologico mediante metodo razionale, della corrivazione e analisi statistica delle portate osservate.
Il modulo prevede inoltre 16 ore di esercitazione in aula computer così suddivisi:
8 ore dedicate al calcolo del fabbisogno idrico delle colture con il metodo del Quaderno FAO-56 e programmazione degli interventi irrigui; stima dell'andamento nel tempo della fornitura irrigua per l'irrigazione di un distretto con più colture e suoli.
8 ore dedicate alla valutazione della portata di piena di un bacino idrologico soggetto a sollecitazioni meteoriche con diversi tempi di ritorno e modificazioni dell'uso del suolo.
Prerequisiti
Lo studente deve possedere buone conoscenze di matematica e fisica, e capacità di utilizzo di applicativi per personal computer (video-scrittura e fogli elettronici).
E' fortemente consigliato aver già sostenuto gli esami di fisica e matematica.
E' fortemente consigliato aver già sostenuto gli esami di fisica e matematica.
Metodi didattici
Lezione frontale ed esercitazione in aula computer (salvo diverse indicazioni da parte degli organi di ateneo). Principali software di calcolo utilizzati durante il corso: Excel, Matlab, QGis, piattaforma CAD.
Materiale di riferimento
· Dispense del corso disponibili on line (http://ariel.unimi.it)
· Gallati M. e Sibilla S., Fondamenti di idraulica, Carocci editore, 2009, pp. 277, ISBN 9788843051717.
· MIPAAF - Paolo Sequi/Marcello Pagliai. Metodi di analisi fisica dei suoli. FrancoAngeli
· Ferro V. (2006). Elementi di idraulica e idrologia per le scienze agrarie ed ambientali. Mc Graw Hill
· Moisello U. (1998). Idrologia tecnica. La Goliardica Pavese.
· Maione U. - Moisello U. (1993). Elementi di statistica per l'idrologia. La Goliardica Pavese.
· Gallati M. e Sibilla S., Fondamenti di idraulica, Carocci editore, 2009, pp. 277, ISBN 9788843051717.
· MIPAAF - Paolo Sequi/Marcello Pagliai. Metodi di analisi fisica dei suoli. FrancoAngeli
· Ferro V. (2006). Elementi di idraulica e idrologia per le scienze agrarie ed ambientali. Mc Graw Hill
· Moisello U. (1998). Idrologia tecnica. La Goliardica Pavese.
· Maione U. - Moisello U. (1993). Elementi di statistica per l'idrologia. La Goliardica Pavese.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame del modulo di idraulica (UD1) consiste in una prova scritta (1 ora) composta da due o tre esercizi. L'esito positivo della prova scritta (comunicato sul sito Ariel) dà accesso all'esame orale che prevede una discussione relativa al progetto di irrigazione.
La prova scritta può essere sostituita da una prova intermedia durante le lezioni, avente le medesime caratteristiche.
I criteri di valutazione riguarderanno la capacità di risolvere un problema pratico relativo al progetto di irrigazione, adottando gli strumenti opportuni appresi durante il corso.
La valutazione avverrà di trentesimi.
L'esame del modulo di idrologia (UD2) consiste in un colloquio orale. Per accedere al colloquio è necessario svolgere a distanza (da casa) un quiz a risposta multipla da svolgersi su piattaforma Moodle il giorno prima dell'esame. Il superamento del quiz è vincolante per l'accesso al successivo colloquio di approfondimento. Il colloquio verterà principalmente (ma non esclusivamente) sulla discussione di un elaborato tecnico redatto dallo studente e relativo alle tematiche affrontate durante le esercitazioni. Verrà valutata la capacità dello studente di risolvere problemi inerenti alla gestione delle risorse idriche in agricoltura, la padronanza e la correttezza del linguaggio idrologico e la capacità di collegamento tra i diversi argomenti trattati nel corso.
La prova scritta può essere sostituita da una prova intermedia durante le lezioni, avente le medesime caratteristiche.
I criteri di valutazione riguarderanno la capacità di risolvere un problema pratico relativo al progetto di irrigazione, adottando gli strumenti opportuni appresi durante il corso.
La valutazione avverrà di trentesimi.
L'esame del modulo di idrologia (UD2) consiste in un colloquio orale. Per accedere al colloquio è necessario svolgere a distanza (da casa) un quiz a risposta multipla da svolgersi su piattaforma Moodle il giorno prima dell'esame. Il superamento del quiz è vincolante per l'accesso al successivo colloquio di approfondimento. Il colloquio verterà principalmente (ma non esclusivamente) sulla discussione di un elaborato tecnico redatto dallo studente e relativo alle tematiche affrontate durante le esercitazioni. Verrà valutata la capacità dello studente di risolvere problemi inerenti alla gestione delle risorse idriche in agricoltura, la padronanza e la correttezza del linguaggio idrologico e la capacità di collegamento tra i diversi argomenti trattati nel corso.
AGR/08 - IDRAULICA AGRARIA E SISTEMAZIONI IDRAULICO-FORESTALI - CFU: 10
Esercitazioni in aula informatica: 32 ore
Lezioni: 64 ore
Lezioni: 64 ore
Docenti:
Deangelis Maria Laura, Masseroni Daniele
Docente/i
Ricevimento:
Si riceve su appuntamento telefonico o via email
DiSAA Sezione di Idraulica