- Coastal Risks and Dynamics
- Summary
Course Syllabus
Obiettivi
L’obiettivo dell'insegnamento è quello di fornire le conoscenze relative ai processi e rischi costieri influenti sulla dinamica ed evoluzione dei litorali anche in relazione ai cambiamenti climatici. Lo studente, al termine del percorso formativo, sarà in grado di interpretare e valutare il sistema fisico costiero, identificare gli elementi di vulnerabilità e rischio per il litorale e le possibili politiche di difesa in un’ottica di gestione integrata della zona costiera.
Contenuti sintetici
Il corso si propone di fornire gli elementi conoscitivi di base necessari per la comprensione delle leggi che governano i processi di generazione e propagazione del moto ondoso e dei fenomeni di evoluzione dei litorali prodotti da eventi naturali ed antropici, nonché di fornire strumenti e indicazioni progettuali per la mitigazione del rischio di erosione, inondazione ed eventi estremi.
Programma esteso
Definizione della zona costiera. Le onde generate da vento. Teorie del moto ondoso. Moto ondoso reale: concetti e nozioni di base. Analisi statistiche climatiche ed estreme di moto ondoso. Propagazione e trasformazione delle onde: shoaling, rifrazione e frangimento. Livello del mare. Marea astronomica. Le variazioni del livello medio indotte dalle onde (wave set-down, wave set-up). Risalita del moto ondoso sulle spiagge (wave run-up). Correnti litoranee longitudinali (longshore), trasversali (rip) e di ritorno (undertow). Le spiagge. Le dimensioni dei sedimenti. Profilo trasversale della spiaggia. Profilo di equilibrio. Profondità di chiusura. Unità fisiografica. Bilancio dei sedimenti. Dinamica dei litorali. Trasporto dei sedimenti. Trasporto longitudinale e trasversale. Evoluzione storica della linea di riva e modelli di previsione. Morfodinamica dei sistemi dunali: cenni. Rischio costiero. Erosione costiera: cause naturali ed antropiche. Resilienza e resistenza dei sistemi costieri. Vulnerabilità della costa ed eventi estremi: storm surges, inondazioni, uragani, tsunami. Cambiamenti climatici ed innalzamento del livello medio mare. Approcci per la valutazione del rischio. Analisi uni- e multi-variata. Sistemi di protezione costiera. Tempo di vita dell’opera e scelta dello stato di mare convenzionale di progetto. Opere a gettata: progettazione funzionale e strutturale di difese parallele – radenti e foranee – e trasversali (pennelli), emerse e sommerse. Fenomeni di interazione onda-struttura. Interventi di ripascimento: modalità realizzative, volumi iniziali e di reintegro, vita dell’intervento, opere sussidiarie di contenimento. Metodologie e tecniche di ripristino di dune costiere eco-compatibilii. Gli scarichi a mare: studio della diffusione, progettazione delle condotte e diffusori. Modelli di gestione delle aree costiere. Energia rinnovabile da moto ondoso e vento: cenni.
Prerequisiti
L’insegnamento non prevede alcun prerequisito o propedeuticità.
Modalità didattica
21 lezioni da due ore in presenza, Didattica Erogativa
Materiale didattico
Si suggeriscono i seguenti testi e manuali di approfondimento:
· Dean, R.G., Dalrymple, R.A. (1991). Water wave mechanics for engineers and scientists. Adv. Series on Ocean Engineering – vol. 2, World Scientific.
· Dean, R.G., Dalrymple, R.A. (2004). Coastal Processes with engineering applications. Cambridge University Press.
· Davidson-Arnott R., Bauer B., Houser, C. (2019) Introduction to coastal process and geomorphology. Cambridge University Press.
· Masselink, G., Hughes, M.G., Knight, J. (2011). Introduction to coastal process and geomorphology. Routledge.
· Ciavola, P., Coco, G. (2017). Coastal storms: processes and impacts. Wiley-Blackwell.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L’esame consisterà in un colloquio orale sugli argomenti svolti a lezione. La valutazione sarà effettuata sulla base delle risposte dell’allievo che dovranno dimostrare la padronanza degli argomenti trattati. In aggiunta, saranno oggetto di valutazione project work, problemi o esercizi come controllo delle competenze di problem solving disciplinare. Non sono previste prove in itinere.
Orario di ricevimento
Venerdì dalle 12:30 alle 13:30 presso l'aula U4-10.
Sustainable Development Goals
Aims
The aim of the course is to provide the knowledge concerning coastal processes and risks interacting on coastal dynamics and evolution under changing climate. The student at the end of the course will be able to understand and evaluate the physical coastal system, identify coastal vulnerability and risk and the possible defence policies according to the Integrated Coastal Zone Management (ICZM).
Contents
The course is intended to provide basic knowledge of hydrodynamic (wave genesis and transformation) and morphodynamic (sediment transport, beach-profile evolution and coastline dynamics) processes induced by natural and anthropogenic pressures, and to assess design tools to prevent and reduce coastal risks related to beach erosion, flooding and extreme events.
Detailed program
The coastal zone. Wind waves. Wave theories. Random waves Wave statistics. Wave transformation from offshore to onshore. Sea level. Astronomical tide. Wave set-down and wave set-up. Wave run-up. Longshore, rip and undertow currents. The beach. Sediment characteristics. Cross-shore beach profile. Equilibrium beach profile. Closure depth. The concept of physiographic region. Sediments balance. Coastal Dynamics and processes. Sediment transport. Long-shore and cross-shore sediment transport. Shoreline evolution. Prediction of shoreline evolution. Elements of beach-dune system morphodynamics. Coastal risk. Coastal erosion: natural and anthropogenic pressures. Resilience and resistance of coastal systems. Coastal vulnerability. Climate change and extreme events: storm surges, flooding, typhoons, tsunami. Sea level rise projections. Risk assessment. Uni-variate and multi-variate analysis. Coastal protection systems. Design wave height related to structure lifetime. Breakwaters. Groynes. Wave-structure interactions. Nourishments. Coastal sand dune restoration with eco-friendly techniques. Elements of coastal management policies. Elements of marine renewable wind and wave energy.
Prerequisites
None
Teaching form
21 two-hour lectures, in person, Delivered Didactis
Textbook and teaching resource
The following textbooks are strongly suggested:
· Dean, R.G., Dalrymple, R.A. (1991). Water wave mechanics for engineers and scientists. Adv. Series on Ocean Engineering – vol. 2, World Scientific.
· Dean, R.G., Dalrymple, R.A. (2004). Coastal Processes with engineering applications. Cambridge University Press.
· Davidson-Arnott R., Bauer B., Houser, C. (2019) Introduction to coastal process and geomorphology. Cambridge University Press.
· Masselink, G., Hughes, M.G., Knight, J. (2011). Introduction to coastal process and geomorphology. Routledge.
· Ciavola, P., Coco, G. (2017). Coastal storms: processes and impacts. Wiley-Blackwell.
Semester
First semester
Assessment method
The examination will consist of an oral interview on the topics covered in class. Assessment will be made on the basis of the student's answers, which must demonstrate mastery of the topics covered. In addition, project work, problems or exercises as a check on disciplinary problem solving skills will be assessed. Interim assessments are not planned.
Office hours
Friday 12:30 pm – 1:30 pm at room U4-10.