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Tuesday, February 20, 2018

Costruzioni Idrauliche 2018

This is the material for the 2018 class in Hydraulic constructions at University of Trento. The material, is being revised during the class and is similar to the last year class. A first difference is that slides will be loaded into an Open Science Framework (OSF) repository. More information in the Introductory class below. The name is hydraulic construction. Actually it covers the hydraulic design of a storm water management system and the hydraulic design of an Aqueduct.  With hydraulic design, I mean that the class teach how to calculate the hydraulics of  infrastructure. It will not teach anything else and neither will cover how to really draw them to produce a final executive project. These knowledges are communicated in the class called "Progetto di Costruzioni Idrauliche".

Foreseen Schedule

T - Is a classrom lecture
L - Is a laboratory lecture

Storm water management systems


February



March


April


Instruction for the project of the storm water management system.


Aqueducts


As a general, simple and descriptive reference, the first six chapters of Maurizio Leopardi's book can be useful :
The state of the water supply in Italy is summarised here (Corriere della Sera, 2018-05-16)

May
June
Tools

During the class I will introduce sever tools for calculations.

  • Open Science Framework (OSF): It is a tool for sharing a workflow, especially design for scientific purposes. It allows storage of files and documents and their selective publication on the web.
  • Python - Python is a modern programming languages. It will be used for data treatment, estimation of the idf curves of precipitation, some hydraulic calculation and data visualisation. I will use Python mostly as a scripting language to bind and using existing tools. 
  • SWMM - Is an acronym for Storm Water Management System. Essentially it is a model for the estimation of runoff adjusted to Urban environment. I do not endorse very much its hydrology. However, it is the most used tools by colleagues who cares about storm water management, and I adopt it. It is not a tool for designing storm water networks, and therefore, some more work should be done with Python to fill the gaps.
  • EPANET Is the tool developed by EPA to estimate water distribution networks. 
  • GISWATER: http://growworkinghard.altervista.org/giswater-11-install-windows/
  • QGIS: http://growworkinghard.altervista.org/qgis-2-18-how-to-install-step-by-step-on-windows/
Notes collected by Students:


Some Examples of presentations on the projects of this class:


Questions for the midterm exam
 
Domande della prova intermedia 2017.
 Grades (voti) of the intermediate exam.

Thursday, March 16, 2017

Extreme Rainfall Distribution Estimation with Python (as a scripting language)

This post collects the Notebook used in my classes of Hydraulic Constructions and Hydrology for estimating the IDF curves. It is actually a work in progress.

For who wants to start with Python (for hydrologists), I suggest to give a look to my blog post Python general resources

Below my own resources.


3 - Estimating the parameters of a Gumbel distribution with

5 - Fitting the curves (some error here)

Data:

Paperopoli 2
Paperopoli 4

For who wants to do the same numerics with R, she should look "A few R scripts useful for hydrologists".

Saturday, February 4, 2017

Water supply systems and Stormwater management infrastructures 2017

This year I decide to renovate the teaching of my class of "Hydraulic Constructions".  Usually, under this name, one thinks to dams, levees, or other infrastructures. In fact, what I will  teach is how to design a water supply system for a city or for a city district, and how to design the infrastructures for storm water management.

This the foreseen schedule of the course. L Means a laboratory class, where the students are asked to calculate, think or project something. Actually it will be that I will do stuff for them, introducing some tools and asking them to repeat and complete the task on their dataset. Tentatively, it will be a "learning by doing approach" which I used also the last years but to a minor extent. 


I have 60 hours in total over thirteen weeks. So the schedule could be the following one

Storm waters
  1. T - Introductory Class
  2. T - Statistical properties of ground precipitations. Mechanisms  of formation of precipitation. Ground based statistics. Extreme precipitations.  
  3. L - Explorative data analysis. Investigating data with Python (or R).  
  4. T - Extreme precipitations. Around the concept of return period. Extreme distributions. 
  5. L - Estimation of Extreme distributions with Python (or R)
  6. T - Element for the design of storm water management infrastructures.  
  7. L - Short introduction to QGIS for representing urban infrastructures. 
    1. T - Element for the design of storm water management infrastructures. - II 
      • L - Simple estimations of the maximum discharge via Python
      • T - Pumping stormwaters.
      • L - Designing some part of a sewer network with SWMM and Python. 
      Clean water supply - Aqueducts

      As a  general, simple and descriptive reference, the first six chapters of Maurizio Leopardi's book can be useful :
      Here the class lectures:
      1. T - Aqueducts in 2020
      2. L - Introduction to EPANET (and related GIS)(YouTube2017)
      3. T - Aqueducts' distribution networks: the water demand and some design indications)
      4. T - External aqueducts
      5. T - Introduction to intakes  for water supply
      6. T - Water uptakes
      7. L - Reservoirs
      8. L - Design and verification of distribution networks with EPANET - 
      9. T - Houses' infrastructures
      10. T - Urban Drainage Systems
      11. L - Design and verification of distribution networks with EPANET - I I (YouTube on Water Demand)
      Tools

      During the class I will introduce sever tools for calculations. 
      • Python - Python is a modern programming languages. It will be used for data treatment, estimation of the idf curves of precipitation, some hydraulic calculation and data visualisation. I will use Python mostly as a scripting language to bind and using existing tools. 
      • SWMM - Is an acronym for Storm Water Management System. Essentially it is a model for the estimation of runoff adjusted to Urban environment. I do not endorse very much its hydrology. However, it is the most used tools by colleagues who cares about storm water management, and I adopt it. It is not a tool for designing storm water networks, and therefore, some more work should be done with Python to fill the gaps.
      • EPANET Is the tool developed by EPA to estimate water distribution networks. 
      • LaTeX: il sistema per la scrittura e la composizione di testi matematici ed ingegneristici. Il testo di Lorenzo Pantieri e Tommaso Gordini è un piccolo gioiello
      Installation Instructions (for Windows) by Daniele Della Torre:

      SWMM: http://growworkinghard.altervista.org/epa-swmm-how-to-install-step-by-step/

      GISWATER: http://growworkinghard.altervista.org/giswater-11-install-windows/

      QGIS: http://growworkinghard.altervista.org/qgis-2-18-how-to-install-step-by-step-on-windows/

      and this for the Java RE:

      http://growworkinghard.altervista.org/install-jre-step-by-step-on-windows-march-2017/

      Domande della prova intermedia 2017.

      Wednesday, February 25, 2015

      Fognature Pluviali

      Per semplificare il post originale ho raccolto qui tutto il materiale del Corso di Costruzioni Idrauliche sulle fognature pluviali.

      1 - Brevissimamente: il ciclo idrologico e la misura delle grandezze idrologiche
      2 - Una nuova visione dell'idrologia urbana e delle sue applicazioni.
      3 - Elementi di analisi statistica esplorativaAudio (27 Mb).  Una guida a fumetti sull'argomento.
      4 - Un ripasso di teoria della Probabilità.

      5 - Le precipitazioni (genesi - Audio 34.6 Mb - e trattazione statistica degli estremi. Audio - 29.6 Mb, Test di Pearson, 17.4 Mb, GEV - 7.4 Mb )
      6 - Introduction to R (the old slides; the new scripts). Un paio di dispense utili: I e II)
      7 - Calcolo delle linee segnalatrici di possibilità pluviometrica con R e lo script R usato a lezione (che riprende con differenze minime le operazioni rappresentate nelle slides). Qui anche una relazione tipo (fatta originariamente in LaTeX). Per chi vuole esagerare anche uno stile LaTeX che mi piace particolarmente.
      8 - Le fognature pluviali (per di più dovute al lavoro di  Roberto Magini e che io ho solo ritagliato sulle mie esigenze). Audio 2014 (19.2 Mb). Audio 2015 (17.2 Mb)
      9 - La previsione delle piene con l'idrogramma istantaneo unitario (IUH/GIUH). Solo i primi sei gruppi di slides sono pertinenti a questo corso.
      10 - Dimensionare e verificare una fognatura pluvialeAudio (30.4 Mb)
      11 - Il programma Trento_p di cui la documentazione è presentata in un separato post.
      12 - Cenni sulle pompe e sugli impianti di sollevamentoAudio sulle pompe (17.6 Mb). Audio sul dimensionamento dei volumi degli impianti di sollevamento (7.9 Mb).

      Il file delle piogge di S.Martino lo trovate qui.
      Il file delle precipitazioni di Paperopoli è qui.
      Lo script di R per il calcolo delle statistiche delle precipitazioni estreme di durata 1h è qui.

      Queste le domande per gli studenti di Acquedotti e fognature 2016.

      Qui si torna alla pagina principale

      Acquedotti

      Per semplicità di consultazione ho separato il materiale del Corso di Costruzioni idrauliche nelle due parti principali. Questa è la parte di acquedotti.

      1 - Le reti di acquedotto (I primi 6 capitoli del libro di Maurizio Leopardi da leggere per farsi un'idea di che cosa si sta parlando:
                                                          1- Utilizzo Idropotabile
                                                          2- Il trasporto in pressione
                                                          3- Dimensionamento idraulico delle condotte
                                                          4- Acquedotto con sollevamento meccanico
                                                          5- Serbatoi
                                                          6- Reti di distribuzione)

      2 - Opere di Captazione  Audio (26 Mb) e PozziAudio (22.2 Mb).
      3 - Le reti di distribuzioneAudio (30 Mb)
      4 - Le equazioni delle reti . Audio: 1, 2 - Equazioni delle reti. I (13Mb) e II (20 Mb). 3 -Verifica di una rete idraulica (18 Mb).
      5 - Il software EPANET e alcuni strumenti collegati^3
      6 - Le reti di adduzioneAudio (20.2 Mb)
      7 - Serbatoi di compenso e Torrini piezometriciAudio serbatoi (20.7 Mb)
      8 - Opere di presa e piccole traverse fluvialiAudio dimensionamento griglia (23.7 Mb). Audio: dimensionamento della trappola (14.3 Mb). Dissabbiatore e altri organi (1.6 Mb)
      9 - Gli impianti domestici.
      10 - Manufatti e opere di regolazione (slides di Roberto Magini). Audio (8.8 Mb)
      11 - Tubazioni (Slides di Roberto Magini). Audio (18.9 Mb)

      Per tornare al tornare al post originale.

      Friday, March 22, 2013

      uDig Jgrasstools resources for urban hydrology, culverts and water supply systems design (in Italian)

      Ho sempre pensato che affrontare i problemi del dimensionamento di un acquedotto e di una fognatura pluviale, potesse essere semplificato dall'uso di un GIS. L'idea, naturalmente, non l'ho avuta da solo, ma  ragionando assieme ad altri, in particolari, i miei ex-allievi di Hydrologis e di Hydromates e i colleghi Paolo Bertola e Maurizio Righetti. Hydrologis and Hydromates, già per conto loro, avevano provveduto ad implementare in uDig i nettools, una serie di strumenti che consentono l'accesso al software Epanet per la verifica delle reti in pressione. In parallelo, ho chiesto la loro collaborazione per portare il mio software di calcolo delle fognature pluviali Trento_p, nello stesso sistema.
      Con l'ulteriore aiuto di Federico De Col, Leonardo Perathoner e di Bilal Adem Esmail (sempre supportati da Hydromates)   ho poi lavorato per documentare il tutto.

      Ora uso il tutto nel mio corso per la laurea magistrale di Ingegneria Civile: quest'anno, per la prima volta.  Ecco dunque la documentazione che serve:
      Per quanto riguarda l'utilizzo dei Nettools (Epanet) si può fare riferimento:
      Per quanto riguarda Trento_p abbiamo implementato il tutorial che si può trovare qui. Le slides delle lezioni, mirate a Trento_p, si possono trovare qui di seguito:

      Naturalmente può essere utile dare un'occhiata alla documentazione del vecchio Trento_p
      Caricheremo, con l'avanzare del corso nuovo materiale. Tenete d'occhio la pagina!

      Bibliografia

      Rigon, R., Bertola, P. - La progettazione con un metodo geomorfologico delle reti di drenaggio urbane, II Conferenza Nazionale sul Drenaggio Urbano, Palermo, 10-12 maggio 2000

      D. Tamanini, A.B. Esmail, F. Zanotti, S. Simoni, P. Bertola, R. Rigon (2009). Trento_p : un modello
      geomorfologico per lo studio del drenaggio urbano. L'ACQUA, vol. 2009, p. 73-74, ISSN: 1125-1255

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      ^1 - La teoria soggiacente a Trento_p, oltre che negli articoli riportati appena sopra,  è spiegata nel materiale linkatonel post sulle costruzioni idrauliche ai punti 10 ed 11



      Tuesday, March 6, 2012

      Hydraulic Constructions (Again another class I teach)

      I finally decide to upload here also the material of my class of Hydraulic Construction. Is a little off-topic here but I realized that that was the simplest way for me to communicate and upload the work to my students. For who is interested, the course deals mainly with urban hydrology (sewer systems, culverts design and so on) and urban water supply. I apologize with the other readers, I promise that I will not pollute more the blog with other post of this kind, and now switch to Italian.

      Per il materiale di costruzioni idrauliche gli studenti del primo anno della laurea magistrale facciano riferimento a questo sito. Le slides saranno caricate su SlideShare e disponibili a tutti (anche ad altri studenti) ma richiede di creare un account per il download. Come accade per tutte le cose che faccio, esse sono il prodotto del mio sforzo particolare ma anche di cose che ho "rubato" a colleghi vari. Spero di essere riuscito a dare ad ognuno i crediti che gli spettano. Ma nel caso qualcuno si sentisse non rappresentato adeguatamente, me lo faccia sapere e concorderemo le modalità perchè abbia pieno riconoscimento.

      Qui di seguito i link al materiale

      1 - Introduzione al Corso
      2 - Introduzione alle Costruzioni Idrauliche e alle opere pubbliche
      3-  Fognature Pluviali
      4 - Acquedotti
      5 - Fognature Nere
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      Postfazione al corso del 2012

      Arrivato in fondo, mi rendo conto che avrei potuto fare alcune cose meglio. Questo è ovviamente sempre possibile. L'anno prossimo mi auguro sarà pronto e definitivo il lavoro di importazione di Trento_p e di Epanet all'interno di uDig e quindi il corso si modificherà di conseguenza (e dovremo completare la documentazione). Sarà una bella innovazione e un bel traguardo (per chi osa i programmi sono già oggi disponibili al sito dei Jgrasstools). A ben guardare non ho affrontato due temi importanti della ricerca acquedottistica: mi sono limitato ad introdurre la verifica delle reti "demand driven", mentre avrei potuto parlare anche delle verifiche "pressure driven". Inoltre non ho parlato della ricerca perdite, altro argomento di grande attualità. Questo per quanto riguarda gli acquedotti. Per quanto riguarda le fognature, certamente si sarebbe potuto parlare  degli scaricatori di piena, delle vasche di prima pioggia e di un utilizzo e complessivo della rete per la gestione in tempo reale della rete pluviale. Ma tutto non si può fare ... e questa è solo la prima parte perchè gli stessi studenti seguiranno un secondo corso in cui affronteranno più direttamente le problematiche della progettazione!
      Per chi avesse avuto la pazienza di guardarsi il materiale, e soprattutto agli studenti: ogni suggerimento costruttivo è bene accetto.
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      Postfazione al corso 2013
      Non avrei che da ripetere alcune delle cose dette lo scorso anno. Tuttavia, quest'anno siamo riusciti ad usare i Nettools. Immagino che il lavoro sia stato faticoso per gli studenti (ma anche per i docenti!) e sono certo che ci sarebbe voluto piu' tempo. Un ringraziamento va a Bilal senza il quale questo non sarebbe stato possibile (sia pure passando attraverso il lavoro di molti altri). Mi conforta l'esito della prova in itinere, che sembrerebbe dimostrare che piu' o meno (quasi) tutti hanno recepito le cose fondamentali, con una buona percentuale che ha compreso le cose ottimamente. Per me e' la migliore soddisfazione.
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      Postfazione al corso 2014

      Quest'anno, aggiunti gli audio delle lezioni, ho la sensazione che il materiale sia giunto a maturità. Nello stesso tempo, ciò impone il cambiamento e il raffinamento di varie parti che sento di non aver sostenuto all'altezza. Con l'aiuto di Bilal e di Marialaura Bancheri abbiamo cercato di rendere più accurate le verifiche e di incentrarle molto di più sul fare. Una strada faticosa, ma che intendo proseguire e strutturare meglio anche il prossimo anno.
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      Voti Costruzioni Idrauliche 2016

      Qui i risultati del compito in itinere. Se voleste vedere i compitini (o per qualsiasi altro motivo inerente al compito) contattatemi.
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      * - Qui trovate le slides su Trento_p (rivedute e corrette) preparate da Bilal.
      ** - Qui scaricate i voti della prima esercitazione e della prova scritta 2012
      ** - E qui quelli della prova scritta del 2013
      *** - il 19 Giugno, la mattina  Bilal Adem Ismail riceve gli studenti.  L'aula sara' stabilita la mattina stessa.
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      ^0  - Domande del test intermedio 2016

      ^1 - Sul sito di R si trovano varie risorse per imparare ad usare R. Un gruppo italiano di utenti di R è Rante e li' vi si trova anche un manuale introduttivo ad R.  Qui si trova una miscellanea di contributi in inglese.   I contributi ad R si susseguono così velocemente che ogni giorno ce ne sono di migliori. Quindi tenete d'occhio il web.

      ^1b - Qui il file SintesiPaperopoli

      ^2 - Trovate al link il file delle portate 1990-2005.txt  e il file della Pluviometria di Paperopoli (Unix/Mac o  MS-Windows) utilizzati a lezione.

      ^3 - I file relativi alla esercitazione in aula con Epanet. Qui.
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      Scripts di R usati a lezione

      - Lezione 17-04-2013 (script) e (notebook)
      - Gli script di R per calcolare le curve di possibilità pluviometrica di Paperopoli (scripts) sino al disegno delle curve
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      Esempi di relazione e materiale correlato

      Una relazione sulle curve di possibilità pluviometrica
      - Di Aaron Iemma (qui): in realtà bastava citare la teoria statistica, ma Aaron ha voluto essere qui un pò scholar. Buona anche perchè Aaron ha fornito una serie di script per riprodurre tutto quanto ha fatto, mutata mutandis (qui gli script).