ITALIANO

Moti di filtrazione in acquiferi saturi.
Metodi alle differenze finite per l’integrazione di equazioni differenziali alle derivate parziali.
Correnti a pelo libero in moto permanente.

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)

Fornire gli elementi essenziali dell’idraulica e del trasporto di contaminanti nei corpi idrici superficiali e sotterranei. Fornire i rudimenti per l’impiego dei modelli matematici con cui si descrivono abitualmente i processi

Concetti essenziali di idraulica.

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.

Esame orale.

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1) Moti di filtrazione in acquiferi saturi.
- Terminologia
- Legge di Darcy
- Coefficiente di filtrazione e permeabilità intrinseca
- Il Volume Elementare di Riferimento (REV)
- Omogeneità ed isotropia del mezzo poroso
- Formulazione vettoriale della legge di Darcy
- Cenni ai moti non-darciani
- Schemi elementari di emungimento: falda artesiana di spessore costante, falda freatica, falda artesiana di spessore indefinito
- Determinazione della trasmissività dell'acquifero mediante emungimento in moto permanente
- Tracciamento empirico del reticolo idrodinamico
- Il principio di sovrapposizione degli effetti per lo studio di moti di filtrazione
- Applicazioni numeriche

Metodi alle differenze finite per l’integrazione di equazioni differenziali alle derivate parziali.
- Richiami sugli sviluppi in serie di Taylor.
- Troncamento e accuratezza di uno sviluppo in serie.
- Formule di approssimazione per differenze finite di derivate prime e seconde
- L'equazione del trasporto puramente convettivo
- Il metodo upwind (FTBS) per la soluzione dell'equazione del trasporto puramente convettivo
- Accuratezza, stabilità e convergenza: il teorema di Laxe
- Altre discretizzazioni dell'equazione del trasporto puramente convettivo: metodo implicito, metodo predizione/correzione
- La diffusività numerica
- L'equazione del trasporto convettivo-diffusivo
- Metodi di discretizzazione dell'equazione del trasporto convettivo-diffusivo: FTBSCS, predizione/correzione, implicito
- Full upwinding
- Trattamento dei termini dispersivi non costanti nello spazio
- Applicazioni numeriche

Correnti a pelo libero in moto permanente.
- Richiami di Idraulica di base
- Profili di corrente in moto permanente a portata costante
- L'equazione di conservazione della quantità di moto e il risalto idraulico
- Correnti di moto permanente in presenza di singolarità localizzate (variazione di pendenza, larghezza, quota di fondo)
- Correnti a pelo libero a portata variabile lungo il percorso
- Applicazioni numeriche

Italian

Seepage flows in saturated media.
Finite difference methods for Partial Differential Equations.
Steady open channel flows.

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)

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

Basic knowledge of hydraulics.

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

Oral exam.

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1) Seepage flows in saturated porous media.
- Terminology
- Darcy's law
- Seepage coefficient and intrinsic permeability
- Reference Elementary Volume (REV)
- Homogeneity and isotropy of the porous
- Vectorial expression of the Darcy's law
- non-darcian regime
- Basic pumping flow: constant-height confined acquifer, unconfined acquifer, infinite confined acquifer
- Steady flow test for medium trasmissivity
- Empirical assessment of the hydrodynamica network
- Effect superposition principle for seepage flows
- Numerical applications

Finite difference methods for partial differential equations.
- Taylor series.
- Truncation and accuracy of a series development.
- Finite difference approximation formulas for first and second derivatives
- Advection equation
- Upwind method (FTBS) for advection equation
- Accuracy, stability and convergence: Laxe theorem
- Other discretization strategies of the advection equation: implicit method, predictor/corrector method.
- Numerical diffusivity
- Advection Diffusion Equation (ADE)
- Discretization method for ADE: FTBSCS, prediction/correction, implicit
- Full upwinding
- Space-varying dispersiev terms
- Numerical applications

Steady open-channel flows
- Basic concepts of Hydraulics
- Constant discharge free-surface profiles
- Momentum conservation equation and hydraulic jump
- Constant discharge flows with singularities (abrupt slope, width, bottom elevation change)
- Variable discharge free-surface profiles
- Numerical applications