Programmi laurea magistrale

 

70/LM-0047 - IDRAULICA MARITTIMA

Anno Accademico ​2014/2015

Docente
ANDREA ​BALZANO (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale​
Lingua Insegnamento
ITALIANO​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/86] ​ ​INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO [86/20 - Ord. 2012] ​ ​GEOINGEGNERIA E DIFESA DEL SUOLO660
Obiettivi

Obiettivi e contenuto schematico del corso: conoscenza e comprensione dei fenomeni fisici di interesse ingegneristico in ambito marino, con particolare enfasi su moto ondoso e suoi effetti sulla fascia costiera.
Nozioni verificabili che si dovrebbero possedere dopo aver superato l’esame: ricostruzione del moto ondoso a un paraggio; modificazione del moto ondoso regolare ed irregolare per rifrazione, diffrazione, riflessione, frangimento, run-up.

Prerequisiti

Nozioni fondamentali della Fisica, Analisi Matematica, Statistica e calcolo delle probabilità, Idraulica

Contenuti

1. Caratteristiche fisiche e chimiche dell’acqua di mare. Morfologia dei fondali marini: Proprietà chimico-fisiche dell’acqua di mare. Morfologia dei fondali marini. (1h)
2. Maree, altre variazioni lente di livello e bacini a marea: Teoria statica delle maree. Effetto dei campi gravitazionali lunare e solare: maree sizigiali e maree di quadratura. Modello dinamico delle maree. Onde lunghe: riflessione, onde stazionarie e condizioni di risonanza. Onda lunga stazionaria in un riferimento rotante. Correnti di marea. Analisi armonica delle maree. Sesse. Tsunami. Misura del livello del mare. Bacini a marea. Scambi idrici dei bacini a marea. Modello statico. (6 + 3 h)
3. Correnti marine. Effetti meteorologici sul livello del mare: Il campo della gravità. I campi della massa e della pressione. Mare barotropico e mare baroclino. Equazioni fondamentali. Approssimazione idrostatica. Cenni alle correnti di densità, di deriva e di pendenza. Cenni al sistema elementare di correnti. Azione del vento sulla superficie libera del mare. Velocità del vento e tensione tangenziale. Effetto della pressione atmosferica. (4h)
4. Cenni sulla oceanografia del Mare Mediterraneo: Orografia dei continenti circostanti. Campi barici e carte bariche al suolo. Venti, regime salino, maree, circolazione delle correnti nel Mediterraneo. (1h)
5. Moto ondoso regolare. Onda irrotazionale di piccola ampiezza: Ipotesi di base. Equazioni del moto e di continuità; condizioni al contorno. Determinazione del potenziale di velocità. Celerità dell’onda. Caratteristiche delle onde progressiva e stazionaria. Riflessione. Cinematica del moto ondoso. Distribuzione della pressione. Energia dell’onda progressiva. Potenza del moto ondoso. Propagazione dell’energia: celerità di gruppo. (5h)
6. Onde irrotazionali e rotazionali di ampiezza finita: Cenni alla soluzione di Stokes del secondo ordine su profondità infinita. Flusso netto di massa. Frangimento dell’onda. Cenni alle onde di ampiezza finita su profondità finita. Onda di Sainflou stazionaria. Campi di validità delle diverse teorie. (2h)
7. Trasformazioni non energetiche delle onde monocromatiche: Celerità dell’onda in acque di trasformazione. Rifrazione. Trasformazione dell’energia specifica. Coefficienti di rifrazione e shoaling. Diffrazione. Rifrazione e diffrazione combinate. Riflessione delle onde. (4 + 4 h)
8. Trasformazioni energetiche delle onde monocromatiche: Determinazione dei frangenti sotto costa. Forma dei frangenti e loro previsione. Dissipazioni energetiche. Set-down e set-up ondosi. Surf area. Circolazione litoranea: correnti longitudinale e correnti di rip. Run-up. (5 + 2 h)
9. Moto ondoso reale: Analisi statistica e modello stocastico del moto ondoso reale. Distribuzione di Rayleigh. Onde di altezza massima. Spettro direzionale. Spettro di frequenza. Funzione di distribuzione direzionale. Cenni su ampiezza degli spettri e distribuzione dei periodi nel moto ondoso reale. (5 h)
10. Ricostruzione, previsione e rilevamento del moto ondoso: Sviluppo del moto ondoso. Modelli di previsione e modelli di ricostruzione. Cenni ai modelli avanzati. Modelli semplificati. Il metodo SMB. Fonti dei dati anemometrici ed ondametrici. (3 + 3 h)
11. Trasformazioni del moto ondoso irregolare: Trasformazione del parametro di dispersione. Rifrazione. Shoaling. Diffrazione. Moto ondoso riflesso. Moto ondoso frangente. Run-up. (4 + 3 h)
12. Modelli numerici per l'idrodinamica costiera: Classificazione dei modelli. Approccio wave averaged. Modulo di moto ondoso: modelli ellittico, iperbolico, parabolico. Modulo idrodinamico (NLSWE). Radiation stresses. Approccio wave resolving: modelli idrostatici (NLSWE) e di Boussinesq. (5 h)

Metodi Didattici

10 settimane; 6 ore a settimana; totale 60 ore: 45 ore di lezione e 15 di esercitazione

Verifica dell'apprendimento

l’esame consiste in una prova orale sulle nozioni teoriche trattate e sulle esercitazioni svolte

Testi

A. Atzeni. Dispense di Idraulica Marittima (Aracne Editore);
G. Scarsi. Elementi di idraulica marittima e costiera (Aracne Editore);
P. Boccotti. Idraulica Marittima (UTET);
U. Tomasicchio. Manuale di Ingegneria Portuale e Costiera (Bios Editore);
Y. Goda. Random Seas and Design of Maritime Structures (World Scientific);
AA.VV. Coastal Engineering Manual (USACE, download http://chl.erdc.usace.army.mil/cem);
R.G. Dean, R. Dalrymple. Water Wave Mechanics for Engineers and Scientists (World Scientific).

Altre Informazioni

file PDF delle slide utilizzate a lezione

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