PhD in Environmental and Hydraulic Engineering

The Ph.D. course in Environmental and Hydraulic Engineering is a part of the Ph.D. School of Civil Engineering and Architecture.
The Ph.D. course consists of two curricula: one in Environmental Engineering and one in Hydraulics Engineering. The curriculum in Environmental Engineering aims at getting an improved understanding of environment-related phenomena and processes in order to provide a theoretical description to be used for the environmental impact assessment and the design of pollution remedial actions and interventions. The approach adopted involves the integration of knowledges and methods from multiple disciplines (geophysics, geotechnics, hydraulic works as well as sanitary and environmental engineering) to allow for a thorough understanding and appropriate analytical description of the environmental processes. Where the equilibrium of bio-geochemical cycles is not altered by anthropic processes, the main focus is preservation of environmental compartments. In the presence of alterations of the environment as a result of human activities, the main focus is to find appropriate remediation alternatives. The Ph.D. graduate in Environmental and Hydraulic Engineering may serve as a useful support to a number of local and national authorities for planning, design and decision-making in the field of environmental protection and reduction of environmental risks. The research activities of the Ph.D. curriculum in Environmental and Hydraulic Engineering are within the topics described below:

• -Geotechnical issues in land preservation;
• -Stability of slopes, surface deformations of natural soils;
• -Forecast and management of floods;
• -Wastewater treatment and reuse;
• -Drinking water treatment;
• -Remediation of contaminated sites;
• -Chemical and mechanical characterization of waste materials;
• -Treatment and disposal of solid wastes;
• -Recovery, reuse and recycling of waste materials;
• -Atmospheric pollution control;
• -Water pollution control

Hydraulic engineering in Rome has a long historical tradition. Main objectives of the research in this field have been:

• -design of aqueducts and sewage systems;
• -prediction of extreme events (e.g. related to Tevere River flood)
• -rational use of landscapes (drainage and reclamation).

Theoretical and experimental findings in the last two centuries, have allowed to revisit design criteria and to apply fluid mechanics in several fields different from civil engineering. In this sense, hydrology, turbulence, wave propagation, dispersion processes and biological flows become among the most important topics in hydraulic research focused. Moreover, research has been devoted to develop new approaches based on the possibility offered by new technologies. This point is at the basis of the curriculum in Hydraulic Engineering.
The other main field of interest of this Ph.D. is the Environmental Engineering which concerns all the activities and issues related to proper control, utilization and management of environmental resources, along with the development of innovative technologies and processes for the optimal design of interventions and actions for environment protection and remediation from pollution.
The Ph.D. program activities are organized into two phases:

1. -the first year is mainly devoted to acquire theoretical basis and knowledge of methodologies;
2. -second and third year will be devoted to the specific research project

Ph.D. thesis are based on numerical and/or experimental activity. In the former case, the tutor provides suitable computing resources. The experimental thesis can be carried out either in the Hydraulic Laboratory or in the Environmental Engineering Laboratory, both belonging to the Department of Civil, Building and Environmental Engineering.
The technical-scientific competences of these Laboratories are well documented by the large number of papers published in the best national and international journals and by participation of the authors to scientific conferences, presenting the results of the activities here conducted. The Laboratories are also involved in a number of contracts funded by the European Community or by private or public companies or institutions.
The expertise formed by the Ph.D. in Environmental and Hydraulic Engineering, beside of being a fundamental figure for the Italian University institution, is also of key relevance to provide support to different Authorities, such as Protezione Civile, Autorità di Bacino, Servizi Provinciali di Difesa del Suolo, Agenzie Nazionale e Regionali per la Protezione dell'Ambiente (APAT, ARPA), Servizi Tecnici dello Stato, Aziende di gestione delle risorse idriche, energetiche o dei rifiuti, Enti di ricerca, and many others, in either the planning activities or the management of the most critical situations and contexts.
In the last decades, the physical-mathematical modeling has been applied to an increasing number of fields, such as maritime and river hydraulics, hydrology, geotechnics, geophysics, environmental engineering, applied ecology. The larger availability of new instruments and techniques for the acquisition of environmental data and also new specific needs, such as weather forecast, knowledge and prediction of floods and landslide, surface and ground water protection from pollution, waste recycling, and more in general the environment protection, have promoted important development and enhancement of the mathematical modeling.
Implementation of mathematical models capable of representing natural phenomena and processes, either chemical, physical or biological, can be done if higher level calculation instruments are available; furthermore, it is strictly required a multidisciplinary approach due to the high complexity of the natural phenomena. Only through an integration of different branches of knowledge it is possible to achieve a comprehensive and effective representation of the interactions between the human activities and the environment. A better understanding of the complex environmental systems is fundamental for the estimation of the risk associated to anthropic processes and for planning the best interventions.
The present Ph.D. program integrates all the required competences with the aim to form a person capable of developing new and advanced design and construction methodologies adequate to the modern needs for the environmental protection. The formation acquired through the Doctorate program will allow to design interventions which guarantee a positive environmental balance and contribute to a real requalification of the human degraded environment.
The Ph.D. differs from the other Doctorate programs of the environmental sector because moves from the pure research on the single phenomenon towards a quantitative approach of the complex environmental systems, integrating the following activities:

• -analysis and study of the natural phenomena;
• -implementation of physico-mathematical models representing the natural phenomena;
• -development of tools for model solving and application.

Experimental and field data allow to establish limit conditions and to verify and validate the models

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso di Dottorato di Ricerca in Ingegneria Ambientale ed Idraulica afferisce alla Scuola di Dottorato in Ingegneria Civile e Architettura. Scopo del Dottorato in Ingegneria Ambientale e Idraulica è la formazione di figure professionali e di ricerca di alto profilo che associno alla comprensione dei processi naturali la capacità di astrarne, mediante modelli, una rappresentazione quantitativa finalizzata alla valutazione degli impatti ambientali e territoriali ed alla progettazione degli interventi ingegneristici. L'obiettivo del Dottorato è quello di integrare le competenze e gli approcci di diverse discipline nel tentativo di arrivare ad una completa comprensione e rappresentazione quantitativa dei fenomeni ambientali (naturali o antropici), ai fini del controllo e della progettazione dei più adeguati ed innovativi sistemi.
In particolare, l'Ingegneria Idraulica nella città di Roma ha radici profonde che risalgono ad oltre duemila anni. In tutte le epoche la ricerca in questo settore è stata presente ed ha focalizzato i suoi obiettivi su:
- reperimento ed utilizzo delle risorse idrauliche (realizzazione di acquedotti e fognature);
- salvaguardia rispetto ad eventi estremi (controllo delle piene del Tevere e dei suoi affluenti);
- utilizzazione razionale del territorio (opere di bonifica ed irrigazione).
Gli sviluppi teorici e sperimentali realizzati negli ultimi due secoli hanno permesso di rivisitare i criteri di progettazione delle opere e l'utilizzazione delle conoscenze della meccanica dei fluidi anche in campi differenti da quello dell'ingegneria civile. Settori quali l'idrologia, la turbolenza, i processi di dispersione, la propagazione dei processi ondulatori nei fluidi, la fluidodinamica dei sistemi biologici, risultano settori in cui la ricerca nazionale ed internazionale è particolarmente focalizzata. Particolare interesse è oggi volto nella conoscenza del comportamento dei corpi idrici e dell'atmosfera al fine di una concreta gestione e salvaguardia dell'ambiente.
Insieme all'Idraulica ed alle Costruzioni Idrauliche, l’altro settore di interesse del Dottorato di Ricerca riguarda tutte le problematiche legate al controllo, utilizzo e gestione delle risorse ambientali, ed allo sviluppo di tecnologie e processi innovativi finalizzati alla progettazione ottimale ed ambientalmente compatibile degli interventi sul territorio.
Il corso ha la durata di tre anni accademici ed è articolato in due fasi:
- durante il primo anno sarà completata la preparazione di base e l'arricchimento culturale mediante la frequenza di corsi, seminari e conferenze. I dottorandi saranno ammessi al secondo anno previa verifica della loro attività; sarà inoltre definito il tema di ricerca che si intende sviluppare nell'ambito del dottorato;
- durante il secondo ed il terzo anno sarà sviluppata la ricerca in collaborazione con il Collegio dei Docenti che designerà un tutore scelto tra i docenti del Collegio stesso.
Le tesi sono di natura sia numerica che sperimentale.
Per quanto riguarda le tesi numeriche, ciascun docente-tutore mette a disposizione adeguati mezzi di calcolo.
Per lo svolgimento delle tesi di tipo sperimentale, sono a disposizione degli studenti il Laboratorio di Idraulica ed il Laboratorio di Ingegneria Sanitaria Ambientale, entrambi appartenenti al Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile ed Ambientale (DICEA).
Le competenze tecnico-scientifiche di tali laboratori sono documentate dalle numerose pubblicazioni sulle più prestigiose riviste nazionali ed internazionali e dalla partecipazione dei proponenti a numerosi e quotati convegni scientifici. I laboratori sono inoltre coinvolti in numerosi contratti di ricerca stipulati con la Comunità Europea, con Enti di Ricerca, Enti Pubblici ed industrie.
L'istituzione della figura professionale del Dottore di Ricerca in Ingegneria Ambientale e Idraulica, oltre a costituire un progetto di notevole rilevanza culturale per l'Università Italiana, come dimostra la crescente bibliografia internazionale relativa a questo tipo di studi, risulta di essenziale ausilio a diversi enti territoriali, quali ad esempio Protezione Civile, Autorità di Bacino, Servizi Provinciali di Difesa del Suolo, Agenzie Nazionale e Regionali per la Protezione dell'Ambiente (APAT, ARPA), Servizi Tecnici dello Stato, Aziende di gestione delle risorse idriche, energetiche o dei rifiuti, Enti di ricerca, ecc., sia in fase di pianificazione degli interventi, sia in fase di gestione delle situazioni più critiche.
In molti settori disciplinari, quali ad esempio l'idraulica fluviale e marittima, l'idrologia, la geotecnica, la geofisica, l'ingegneria sanitaria - ambientale e l'ecologia per citarne alcuni, la modellistica fisico - matematica ha avuto negli ultimi decenni notevoli sviluppi sotto la spinta congiunta della disponibilità di nuovi strumenti e tecniche di acquisizione di dati ambientali e di esigenze specifiche, quali la previsione climatologica, lo studio dei meccanismi che controllano eventi catastrofici, quali inondazioni, frane o eruzioni vulcaniche, la protezione delle acque superficiali e sotterranee dall'inquinamento, il riciclaggio di materiali di scarto e più in generale la tutela dell'ambiente. Tuttavia, la realizzazione di modelli fisico - matematici rappresentativi dei fenomeni e dei processi fisici, chimici, biologici ed ecologici, che va di pari passo con la disponibilità di mezzi di calcolo e di rappresentazione georeferenziata, richiede una multidisciplinarietà degli insegnamenti che è essenziale per comprendere la complessa realtà dei fenomeni naturali. L'integrazione di competenze proprie di diverse discipline consente di affrontare le problematiche inerenti le interazioni uomo/ambiente in modo articolato. Una migliore comprensione dei sistemi ambientali complessi rappresenta la base indispensabile per una stima del rischio associato ai processi che su di essi insistono e per le decisioni di intervento conseguenti. Tale aspetto è particolarmente rilevante in Italia dove l'instabilità del territorio ed i rischi naturali sono fra i più alti al mondo, ma dove, purtroppo, manca ancora una scuola di formazione adeguata e mirata a questo scopo. Il carattere applicativo del Dottorato trova espressione piena nell'adeguamento delle metodologie progettuali e dei processi realizzativi delle opere alle moderne esigenze della salvaguardia dell'ambiente e del risparmio di risorse rinnovabili e non rinnovabili. La formazione culturale acquisita durante il Dottorato viene finalizzata alla progettazione di interventi sul territorio che garantiscano un bilancio ambientale positivo e contribuiscano ad una reale riqualificazione del mondo antropizzato. Il presente Dottorato si differenzia pertanto da molti altri nel settore geologico - ambientale in quanto sposta l'accento dalla ricerca pura sui singoli fenomeni a quella finalizzata ad un approccio di tipo quantitativo di sistemi ambientali complessi, che risulti dall'integrazione delle seguenti metodologie:
- analisi e studio dei fenomeni naturali, con particolare attenzione all'intensità ed ai tempi di ricorrenza di quelli più disastrosi;
- definizione di modelli fisico - matematici rappresentativi;
- realizzazione di schemi concettuali e programmi di calcolo per la soluzione dei modelli.
'elaborazione dei dati sperimentali e di campo consente di definire i vincoli ed i contesti spazio-temporali necessari all'impostazione ed alla verifica e validazione dei modelli fisico - matematici.
Il Dipartimento proponente il Dottorato dispone non solo delle competenze necessarie e sufficienti allo sviluppo dei curricula di studio proposti, ma anche delle risorse sperimentali e di calcolo necessarie al raggiungimento degli obiettivi suddetti.