IDRAULICA, IDROLOGIA E IMPIANTI IRRIGUI

Introduzione al corso ed elementi di base

• Obiettivi, organizzazione e contenuti del corso.
• Richiami su sistemi di misura d'interesse, calcolo vettoriale e proprietà fisiche del suolo.
• Richiami e approfondimenti sulle proprietà fisiche dei fluidi (densità e peso specifico, comprimibilità, tensione superficiale, viscosità). Capillarità.

Idrostatica

• Sforzi interni nei fluidi in quiete. Equazione globale dell’equilibrio statico. Equazione fondamentale della statica dei fluidi pesanti incomprimibili (legge di Stevino). Piano dei carichi idrostatici assoluto e relativo.
• Pressione idrostatica assoluta e relativa; diagramma delle pressioni idrostatiche assolute e relative. Metodi e sistemi per la misura della pressione idrostatica.
• Richiami su geometria delle aree e momenti statici. Metodologia di calcolo della spinta idrostatica su superfici piane verticali e inclinate.
• Esercitazioni: Elaborazione del diagramma delle pressioni idrostatiche. Calcolo della pressione e della spinta idrostatica su superfici piane di forma qualsiasi.

Idrodinamica delle correnti in pressione

• Elementi caratteristici del moto delle correnti in pressione (traiettorie, linee di corrente o di flusso, linee di emissione). Tipi e regimi di movimento dei fluidi. Regimi di moto. Tipi di moto. Tipi di correnti. Grandezze caratteristiche del moto.
• Equazione di continuità applicata alle correnti fluide. Equazione indefinita del movimento di un fluido. Equazione globale dell’equilibrio dinamico.
• Il teorema di Bernoulli per un fluido ideale e sue interpretazioni geometrica ed energetica. Correnti lineari. Linea dei carichi totali e linea piezometrica. Tubi convergenti. Venturimetro. Piezometro e tubo di Pitot.
• Estensione del teorema di Bernoulli ai fluidi reali. Potenza di una corrente in una sezione ed estensione del teorema di Bernoulli a una corrente. Esercitazioni: Applicazione del Teorema di Bernoulli ai liquidi ideali.
• Foronomia: luci a battente (a spigolo vivo e in parete grossa) e luci a stramazzo (di tipo Francis, triangolare, trapezio, a larga soglia). Venturimetro. Applicazioni del teorema di Bernoulli ai processi di efflusso. Esercitazioni: Foronomia; verifica e progettazione di una bocca a battente e di una luce a stramazzo.
• Perdite di carico distribuite: Equazioni del moto dei fluidi reali e resistenze al moto. Azione di trascinamento di una corrente. Correnti in pressione in moto uniforme (laminare e turbolento). Sforzi tangenziali viscosi e turbolenti.
• Determinazione dell’espressione della cadente piezometrica per i diversi tipi di corrente. Formule per il calcolo delle perdite di carico nelle condotte in pressione. Rappresentazione delle linee dei carichi.
• Perdite di carico localizzate: brusco allargamento, sbocco, imbocco e brusco restringimento, convergenti e divergenti, dispositivi di strozzamento. Problemi di verifica e di progetto. Misura delle portate nelle correnti in pressione. Esercitazioni: Calcolo delle perdite di carico continue e localizzate 
• Lunghe condotte. Campo di applicazione. Determinazione delle perdite di carico distribuite. Problemi di verifica e di progetto di semplici sistemi. Cenni ai problemi di verifica del funzionamento e dimensionamento delle reti di condotte.
• Materiali costruttivi delle condotte. Resistenza delle pareti delle condotte alla pressione interna. Costo di una condotta. Costi di esercizio. Esercitazioni: Verifica e progettazione di condotte.
• Impianti di sollevamento, macchine operatrici (pompe di superficie, immerse, sommergibili) e curve caratteristiche. Calcolo della potenza di una pompa. Definizione e calcolo della prevalenza. Tipi di pompe e curve caratteristiche. Problemi di verifica e di progetto di un impianto di sollevamento. Esercitazioni: Verifica e dimensionamento di impianti di sollevamento.

Idrodinamica delle correnti a superficie libera

• Caratteristiche geometriche e costruttive dei canali. Caratterizzazione idraulica ed energetica delle correnti a superficie libera. Scala delle portate di moto uniforme.
• Misura delle portate nelle correnti a superficie libera. Problemi di verifica e progetto dei canali in condizioni di moto uniforme.
• Cenni sulle correnti a superficie libera in moto permanente: correnti lenti, veloci e critiche; alvei a pendenza debole, forte e critica; profili di rigurgito e risalto idraulico. Esercitazioni: Correnti a superficie libera; scala delle portate, progettazione di canali a superficie libera con il metodo della velocità massima.

Idrologia forestale

• Il bacino idrografico: Caratteristiche generali dei versanti e della rete idrografica. Elementi di morfometria: proprietà lineari, areali e del rilievo. Classificazione dei corsi d'acqua. Esercitazioni: Determinazione proprietà morfometriche del bacino idrografico.
• Ciclo e bilancio idrologico. Precipitazioni e sistemi di misura. Altre grandezze meteorologiche e sistemi di misura. Rete italiana di rilevamento dati e Annali idrologici.
• Metodi per la valutazione della distribuzione spaziale delle precipitazioni. Esercitazioni: Ragguaglio spaziale delle precipitazioni.
• Relazioni tra altezza e durata della precipitazione. Curva di probabilità pluviometrica. Analisi statistica degli eventi idrologici estremi: piogge intense e loro elaborazione statistico-probabilistica. Esercitazioni: Costruzione della curva di probabilità pluviometrica.
• Evaporazione e traspirazione. Intercettazione delle precipitazioni. Evaporazione da specchio liquido. Traspirazione. Modelli di stima dell’evapotraspirazione. Invaso superficiale delle precipitazioni.
• Infiltrazione: processi e fattori che la influenzano, apparecchiature di misura e modelli di stima.
• Moti di filtrazione. Legge di Darcy. Misura della permeabilità. Classificazione delle falde sotterranee. Pozzi e curve caratteristiche. Esercitazioni: stima dell’infiltrabilità dei suoli.
• Il bilancio idrico del suolo. Metodi e strumenti per la misura dei parametri idrologici del suolo (contenuto idrico, potenziale, conducibilità idraulica).
• Formazione dei deflussi superficiali e sottosuperficiali. Teorie di Horton ed Hewlett. Idrogramma di piena e sue componenti caratteristiche. Tempo di ritardo e di corrivazione. Coefficiente di deflusso. Metodi empirici per il calcolo della portata di piena. Metodo razionale. Sistemi di misura delle portate nelle correnti a superficie libera. Esercitazioni: Calcolo della portata di piena con il metodo razionale.

Esercitazioni suppletive (6h)

• Uso della calcolatrice e del foglio elettronico per i calcoli di Idraulica. Conversione tra le unità di misura di interesse per l’idraulica agraria. Calcolo di aree e volumi.
• Applicazioni del bilancio idrico a sistemi di captazione, adduzione, accumulo e utilizzazione delle acque piovane.
• Calcolo dell’evapotraspirazione giornaliera media
• Correnti a superficie libera; scala delle portate, progettazione di canali a superficie libera con il metodo della velocità massima.
• Stima dell’infiltrabilità di un suolo
• Calcolo della portata di piena con il metodo razionale.

Seminari (6h)

• Classificazione dei corsi d'acqua
• Impiego di modelli idrologici nella stima dell’erosione idrica
• Progettazione di sistemi di raccolta adduzione e accumulo di acque piovane al servizio di insediamenti produttivi in territorio agroforestale: analisi di casi studio

Ultimo aggiornamento: 16-01-2025

Dispense fornite all'occorrenza dal docente

Ferro V., Elementi di idraulica e idrologia per le scienze agrarie, ambientali e forestali. Ed. McGraw-Hill, Milano, 2013

Duilio Citrini e Giorgio Noseda, Idraulica, 2ª ed., Milano, Casa Editrice Ambrosiana, 1987,

Ultimo aggiornamento: 16-01-2025

l corso si propone, nell’ambito della formazione professionale del Dottore Scienze Forestali ed Ambientali, di fornire conoscenze di base ed applicative relative: 

- all’idrostatica, all’idraulica delle correnti in pressione ed a superficie libera, ai processi di efflusso ed all’approvvigionamento da falde sotterranee; 

- alla misura delle precipitazioni ed alla elaborazione dei dati rilevati, alla misura e stima dei processi idrologici fondamentali, all’analisi dei processi di trasformazione afflussi-deflussi ed alla stima delle portate di piena. 

Acquisizione conoscenze su: 

- Strumenti di base e dei metodi teorici e pratici per l’analisi dei fenomeni idrologici e progettazione di interventi di sistemazione idraulico-forestale. 

- Risoluzione di problemi di particolare rilevanza inerenti al controllo ed alla mitigazione del rischio idrogeologico nel territorio agro-forestale. 

Conoscenza e capacità di comprensione 

Acquisizione di metodologie teoriche e di tecniche pratiche per l’analisi di fenomeni idraulici ed idrologici. 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione 

Capacità di applicare le conoscenze metodologiche acquisite nella risoluzione pratica di problemi connessi al controllo dei fenomeni idrologici ed ai rischi ambientali indotti sul territorio agro-forestale. 

Autonomia di giudizio 

Analisi e valutazione in autonomia dei processi idrologici fondamentali ed applicazione autonoma di criteri e strumenti per la misura/stima/previsione di variabili idrologiche. 

Abilità comunicative 

Capacità di esposizione delle metodologie e delle conoscenze acquisite in idrologia nella pratica professionale, anche al fine di confrontarsi con altri tecnici e specialisti del settore. 

Capacità d’apprendimento 

Acquisizione delle competenze necessarie per mettere in grado l'allievo di affrontare nell’ambito del corso di laurea magistrale le altre discipline specialistiche nel settore della difesa del suolo e della pianificazione di bacino. 

Ultimo aggiornamento: 16-01-2025

Conoscenze di matematica e fisica 

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Lezioni frontali, esercitazioni, analisi di casi studio

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Prova orale

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