7--Programmi Guida 2012-13 _F.Peluso, 9 programmi_

IDRAULICA MARITTIMA
NUMERO DI CREDITI (CFU): 6
SETTORE SCIENTIFICO-DISCIPLINARE: ICAR/01
TIPOLOGIA DELL’INSEGNAMENTO: a scelta
DOCENTE: Prof. Guido BENASSAI
FINALITÀ DEL CORSO: Il corso è finalizzato a fornire agli studenti gli elementi di base per la
comprensione dei fenomeni studiati nell’ambito dell’idraulica marittima (vento, moto ondoso, livello del
mare, correnti costiere, forze agenti su opere marittime).
La prima parte è incentrata sulle nozioni principali dello studio delle onde e dell’idrodinamica, la seconda
parte riguarda l’azione del moto ondoso sulle strutture ed alcuni aspetti del loro dimensionamento e
proporzionamento, esemplificati attraverso la trattazione di alcuni casi studio.
ARTICOLAZIONE DIDATTICA:
lezioni: 30 h
esercitazioni: 18 h
laboratorio:
seminari:
PROGRAMMA DEL CORSO:
Strumenti di misura – boe ondametriche – Rete Ondametrica Nazionale – intervallo e periodo di
registrazione – analisi preliminare dei dati.
Descrizione statistica dello stato del mare – distribuzione gaussiana degli spostamenti verticali - Statistica
delle altezze d’onda – analisi nel dominio del tempo – metodo up-crossing – parametri ottenuti dal
metodo up-crossing – altezza significativa.
Analisi degli stati di mare nel dominio della frequenza – spettro delle onde – spettro di energia direzionale
– parametri ottenuti dallo spettro di energia .
Spettri di energia in acqua profonda – spettro Pierson – Moskowitz e JONSWAP – parametrizzazione
dello spettro – spettri su profondità limitata – lo spettro TMA.
Onde lineari – ipotesi di fluido incomprimibile e moto irrotazionale – funzione potenziale di velocità –
condizioni al contorno – soluzione al I ordine – componenti orizzontali e verticali della velocità –
moto orbitale delle particelle – pressione idrostatica e dinamica.
Caratteristiche delle onde su profondità infinita e bassa – celerità di fase e di gruppo – energia potenziale
e cinetica – flusso di energia – gruppi d’onda.
Trasformazione delle onde per effetto della profondità – shoaling e rifrazione – effetto della corrente –
abachi del coefficiente di shoaling e di rifrazione – metodi numerici per il calcolo della rifrazione.
Previsione del moto ondoso a breve termine – bilancio energetico nell’area di generazione – metodo
SMB – mare limitato per fetch e per durata.
Modelli di previsione della I, II e III generazione – lo spettro di Phillips – il meccanismo di input del
vento – ipotesi di Miles e di Phillips – il trasferimento non lineare tra le componenti armoniche – lo
spettro Pierson-Moskowitz e Jonswap – il modello WAM – il modello WWIII.
Livello del mare – marea astronomica e meteorologica – wave set-up, wind set-up e barometro inverso –
wave run-up sulle spiagge.
Frangimento delle onde regolari – parametro di Irribarren – ripidità dell’onda – classificazione del
frangimento.
Trasporto dei sedimenti – trasporto di fondo ed in sospensione – trasporto di fondo per correnti in
moto permanente – forze agenti e forze resistenti – il numero di Shields – il parametro di Shields trasporto in sospensione per correnti in moto permanente – velocità di caduta - trasporto di fondo ed
in sospensione per onde e correnti.
Profili di spiaggia – profilo estivo, profilo invernale, profilo di equilibrio di Dean – calcolo del parametro
di equilibrio in funzione del diametro e della velocità di caduta – profondità di chiusura – quota della
berma.
Trasporto trasversale – zona di shoaling – zona di swash – meccanismo del trasporto nella zona di swash
- meccanismo di formazione delle rip currents – parametri qualitativi di erosione ed accrescimento parametri quantitativi – regola di Bruun – arretramento dovuto al sovralzo del livello del mare – calcolo
dell’arretramento in condizioni statiche e dinamiche.
Trasporto longitudinale – equazioni – modelli ad una linea – modello GENESIS – taratura del modello
– confronto con evoluzione della linea di costa ottenuta da remote sensing – applicazioni numeriche.
Previsioni del moto ondoso a lungo termine – funzioni di distribuzione di Gumbel e di Weibull –
parametri delle distribuzioni – scelta del campione – metodo POT – calcolo dei parametri – test di
adattamento - calcolo dell’altezza d’onda di progetto – periodo di ritorno e vita dell’opera –
Raccomandazioni Tecniche sul periodo di ritorno – altezza significativa con assegnato periodo di
ritorno nei mari italiani.
Forze esercitate dal moto ondoso sulle opere marittime a scogliera – tipologia delle opere – terminologia
– parametri che regolano il comportamento idraulico – parametro di Irribarren – struttura dell’opera e
permeabilità.
Proporzionamento idraulico delle opere – quota di run-up e portata di tracimazione – limiti della portata
di tracimazione – coefficiente di trasmissione.
Energia dal moto ondoso – distribuzione dell’energia ondosa estraibile in Europa – dispositivi basati sul
trascinamento dell’aria – dispositivi basati sulla tracimazione – dispositivi basati sulla spinta di
galleggiamento - distribuzione dell’energia potenzialmente estraibile in Italia – calcolo del punto di
pareggio per la installazione di un dispositivo basato sulla spinta di galleggiamento sulle coste italiane.
PRE-REQUISITI:
Conoscenza degli argomenti svolti nei corsi di Matematica I e II e di Fisica I.
MODALITÀ DI ACCERTAMENTO DEL PROFITTO: esame orale.
TESTI DI RIFERIMENTO E MATERIALE DIDATTICO:
DEAN R.G., DALRYMPLE R.A.: “Water wave mechanics for Engineers and Scientists”, PrenticeHall, 1984.
BENASSAI G.: “Introduction to coastal dynamics and shoreline protection”, WIT press,
Southampton, 2006.
BENASSAI E.: “Le onde marine”, Liguori Editore, Napoli, 2010.
Il materiale didattico (dispense, esercizi, programma d'esame, etc. in formato pdf ed eventuali
presentazioni multimediali in formato flash) è disponibile attraverso il Servizio di eLearning della
Facoltà di Scienze e Tecnologie all'indirizzo:
http://e-scienzeetecnologie.uniparthenope.it/