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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
MATHEMATICAL ENGINEERING - INGEGNERIA MATEMATICA
Insegnamento
COASTAL FLOODING HAZARD
INP5070429, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2018/19

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
MATHEMATICAL ENGINEERING - INGEGNERIA MATEMATICA
IN2191, ordinamento 2017/18, A.A. 2019/20
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Curriculum MATHEMATICAL MODELLING FOR ENGINEERING AND SCIENCE [001PD]
Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese COASTAL FLOODING HAZARD
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale (ICEA)
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile LUCA MARTINELLI ICAR/02

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative ICAR/02 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 6.0 48 102.0

Calendario
Inizio attività didattiche 02/03/2020
Fine attività didattiche 12/06/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2017

Syllabus
Prerequisiti: Nessuno
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il problema dell'allagamento costiero potrebbe essere un tema centrale nei prossimi 20-30 anni. Diversi posti di lavoro dovrebbero nascere in materia di previsione del rischio, progetto di opere di difesa, supporto tecnico in materia di assicurazione e legale.
L'insegnamento si pone l'obiettivo di fornire all'allievo nozioni di approfondimento dei principi di valutazione della pericolosità di allagamento costiero.
A tal fine, il corso sarà articolato in lezioni di didattica frontale, esercitazioni con ausilio di un linguaggio di programmazione che verrà illustrato passo passo, un seminario di approfondimento e una visita tecnica.
Una descrizione del corso è dispoonibile su youtube e su Mediavideo
Modalita' di esame: Prima dell'esame, lo studente consegnerà l'elenco degli esercizi sviluppati in classe.
L'esame consiste in 2 domande orali selezionate casualmente da una lista, disponibile agli studenti in anticipo. Ogni risposta deve essere di circa 10 minuti.
Criteri di valutazione: qualità delle esercitazioni (50%)
conoscenze dimostrate all'orale (50%)
Contenuti: Overview of the course program:

Introduction (4h)

Motivations and objectives
What is coastal flooding hazard
The drivers: the causes of coastal flooding
Effect of “Climate change” or “Global Warming” on sea level rise Mitigation measures:
examples

1. The effect of waves and setup (6 h)
Linear wave theory, wave kinematic
Irregular nature of the waves, Rayleigh distribution, definition of significant wave
Wave energy, wave transformation processes (shoaling, refraction, diffraction, breaking,
runup)
Shallow water eq. and coastal hydrodynamics, setup, longshore currents.
Surge. Depth of closure concept. Equilibrium profile. Brunn rule.
Longshore sediment transport. Cross-shore sediment transport. Aeolian transport. Dean
diffusive model.
Exercise in Matlab (Runup, Setup)


2. Tidal dynamics - Geophysical fluid dynamics (6h)
Description of the dynamics of the atmosphere and of the oceans and main drivers
for coastal flooding.
Domain Equations
Geostrophic wind, winds at the ocean, wind distribution, friction
Tide: physics. The Equilibrium Theory of Tides. The Lagrangian Tidal Equations.
Exercise in Matlab (application of LTE)

3. Surge (2 h)
The process. Evaluation of surge due to long-shore and cross shore currents. Exercise
in Matlab (Runup, Setup, Surge)

4. Erosion and sediment transport (2 h)
Longshore and cross-shore sediment transport. Aeolian transport.
Equilibrium profile. Brunn rule.
Vellinga model for dune erosion.
Dean diffusive model.
Exercise in Matlab (Dune erosion)


5. Mitigation measures (4h)
Possible adaptation measures (setback strategy, managed realignment, dike,
nourishment, water extraction control,...)

6. Extreme wave statistics and multivariate analysis (6h)
Estimation of extreme marine events, based on real data
Exercise in Matlab (maximum likelihood fit of 3 parameter distribution to a series of
hindcasted data)
Use of joint statistics to assess extreme events of tide and waves
Exercise in Matlab (application of copula)

7. Modelling coastal flood (2h)
Description of existing models (free operational & commercial)
Origin of operational wave modelling: the water directive, national and local regulations
Decision Support Systems for coastal flooding management

8. Producing flooding maps in Python + GIS (2h)
Application to a real case: production of a flood map

9. Reliability analysis (2h)
Failure mechanism for coastal flooding. Application in Matlab (level II method, 1D case)

10. Evaluation of the flooding hazard (4h)
How to produce a Coastal flooding map.
Mapping the expected value and economic costs related to flooding.
Evaluation of Coastal Flooding Index.
Interactions with river discharge and urban flooding (Tidal inlet)


Exercises in Matlab/Python (6h)

The students will be guided through the implementation of 2/3 simple exercises in
Matlab (or python, if preferred) among the following:

1) Evaluate max set-up
2) Bivariate statistics
3) Dune erosion
4) FEM and FD solution of Shoreline evolution
5) Flooding probability for 1D case with Level II method
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Il programma prevede una serie di lezioni teoriche, un seminario, una visita tecnica ed esercitazioni (15 ore).
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Dispense consegnate in classe e caricate in Moodle
Il testo di riferimento sarà disponibile per il prestito
Testi di riferimento:
  • Zanuttigh, Barbara, Coastal risk management in a changing climaterisorsa elettronicaEdited by Barbara Zanuttigh [et al...]. Amsterdam: Elsevier, 2014. Cerca nel catalogo
  • John F. Shroder, Jean T. Ellis and Douglas J. Sherman, Coastal and Marine Hazards, Risks, and Disasters. Amsterdam: Elsevies, 2015.

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Laboratory
  • Problem based learning
  • Case study
  • Interactive lecturing
  • Working in group
  • Questioning
  • Problem solving
  • Videoriprese realizzate dal docente o dagli studenti
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)
  • Kaltura (ripresa del desktop, caricamento di files su MyMedia Unipd)
  • Matlab

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Istruzione di qualita' Energia pulita e accessibile Industria, innovazione e infrastrutture Agire per il clima