Gli articoli e le pubblicazioni scientifiche riguardano prevalentemente i seguenti argomenti di ricerca:
- Ottimizzazione della gestione di serbatoi artificiali per superare i periodi di siccità
- Analisi, ottimizzazione e protezione delle reti di distribuzione idriche nel nuovo contesto delle smart water network
- Modellazione idrodinamica degli acquiferi sotterranei per la bonifica dei siti contaminati
Al primo tema si riferiscono le ricerche svolte nel campo dell’ottimizzazione della gestione di un serbatoio artificiale, in particolare lo studio di tecniche per sistemi di supporto alle decisioni – utilizzando approcci di ottimizzazione metaeuristica basati sulla logica fuzzy e gli algoritmi genetici – in grado di gestire automaticamente, mediante appositi sistemi di decisione e controllo, il rilascio dei volumi di un invaso artificiale nelle diverse condizioni di esercizio, ordinarie e di siccità, valutate mediante l’ausilio di tecniche di identificazione e previsione di processi stocastici, quali AR, ARX, ARMA, ecc., e di simulazione tipo Monte Carlo. Il tema di ricerca è stato svolto in collaborazione con ricercatori esperti di controllo elettronico al fine di sviluppare un sistema completamente automatico di gestione. La ricerca è stata condotta su un invaso artificiale in Sicilia.
Al secondo argomento si riferiscono le ricerche condotte sui sistemi idrici di distribuzione. In particolare – dopo aver indagato gli effetti dell’alterazione delle performance idrauliche delle reti dovute all’applicazione della metodologia della distrettualizzazione, sia ai sensi del D.M. n. 99 del 1997 che delle indicazioni delle principali organizzazioni internazionali come IWA e AWWA, e le opportunità offerte dalla gestione delle pressioni per la diminuzione delle perdite di una rete di distribuzione idrica – sono state sviluppate tecniche ottimali per il partizionamento automatico delle reti basate su procedure di ottimizzazione metaeuristica della definizione dei distretti idrici e del grado di regolazione delle valvole per la gestione delle pressioni.
A tal fine, partendo dalla teoria dei grafi e dalle tecniche di partizionamento dei grafi utilizzate in Informatica per la distribuzione delle mesh di calcolo ai processori, sono stati sviluppati originali algoritmi basati sull’accoppiamento di tecniche di simulazione idraulica, anche con approccio pressure driven, di algoritmi evolutivi, quali algoritmi genetici e algoritmi delle formiche, e di tecniche di partizionamento dei grafi.
In particolare, nell’ambito del tema delle Smart Water Network, sono in corso di sviluppo ricerche per la definizione di metodologie, criteri ed algoritmi, mutuati dalla Complex Network Theory, per una migliore comprensione delle relazioni tra topologia, resilienza e robustezza delle reti idriche, al fine di migliorarne la progettazione, la gestione e il partizionamento in distretti.
Inoltre, nell’ambito della gestione ottimale delle reti acquedottistiche, sono state sviluppate tecniche di identificazione della legge di domanda e di perdita, di distribuzione spazio-temporale della domanda, ed è stato realizzato un sito pilota dove sono state condotte attività sperimentali per la calibrazione dei modelli e la validazione delle tecniche proposte.
Con riferimento al terzo argomento, la ricerca è stata indirizzata allo sviluppo di tecniche di modellazione idrodinamica delle falde e di sistemi permeabili, quali barriere idrauliche e barriere permeabili reattive, per lo studio della bonifica di siti contaminati con tecnologie innovative.
Le pubblicazioni riguardano inoltre studi sulla distribuzione spaziale delle serie di pioggia oraria e sperimentazioni di laboratorio sugli effetti della vegetazione sul campo di moto marino.
Con riferimento al terzo tema, la ricerca ha investigato le opportunità ingegneristiche offerte dalla realizzazione di barriere permeabili reattive da inserire all’interno di falde superficiali e sotterranee, per la bonifica degli acquiferi contaminati da discariche di rifiuti mediante tecniche in situ. Sono stati analizzati gli effetti dell’interazione tra terreni e materiali con diversa permeabilità al fine di sviluppare sistemi, quali barriere permeabili e array di pozzi permeabili, ottimali per minimizzare i costi di realizzazione e massimizzare l’efficacia della bonifica.
La ricerca ha pertanto proposto tecniche alternative alla tradizionale tecnica ex situ del pump and treat, confrontandone vantaggi e svantaggi tecnologici ed economici. La modellazione delle falde è stata effettuata con terreni saturi eterogenei ed anisotropi, utilizzando conducibilità idrauliche variabili nello spazio e nel tempo e approcci bidimensionali e tridimensionali. Lo studio è stato condotto partendo dai dati piezometrici e di contaminazione di un sito reale che ospita diverse discariche di rifiuti in Campania.
Elenco principali pubblicazioni
Books
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Pubblicazioni Scopus
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La lista delle pubblicazioni aggiornata è disponibile ai seguenti link:
Book Chapters
Michele Di Natale, Armando Di Nardo: Urban Meteoric Water Reuse and Management. Urban Water Reuse Handbook, Edited by Saeid Eslamian, 01/2016: chapter 44 - Part X: pages 533-547; CRC Press Taylor & Francis Group, ISBN: 9781482229141, DOI:10.1201/b19646-55.
Journal Publications
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A. Di Nardo, M. Di Natale, C. Giudicianni, C. Laspidou, F. Morlando, G. F. Santonastaso and D. Kofinas (2017). Spectral analysis and topological and energy metrics for water network partitioning of Skiathos island. European Water 58: 423-428.
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Conference Proceedings
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Bortone I., Chianese S., Di Nardo A., Erto A., Musmarra D., Ottobrino V., Karatza D., Santonastaso G. F. (2017). Optimal design of Adsorptive Barrier (PAB-D) for groundwater remediation in multiple aromatic hydrocarbon contamination. Proceeding of the Sixth International Conference on Environmental Management, Engineering, Planning and Economics (CEMEPE) and SECOTOX Conference.
Santonastaso G. F., Bortone I., Chianese S., Di Natale M., Di Nardo A., Erto A., Musmarra D. (2017). A smart optimization methodology of the pumping phase of a pump and treat system for groundwater remediation. Proceeding of the Sixth International Conference on Environmental Management, Engineering, Planning and Economics (CEMEPE) and SECOTOX Conference.
Armando Di Nardo et al.: New Perspectives for Smart Water Network monitoring, partitioning and protection with innovative On-line Measuring Sensors. E-proceedings of the 36th IAHR World Congress; 06/2015.
A. Di Nardo, G. F. Santonastaso, R. Battaglia, D. Musmarra, F. P. Tuccinardi, F. Castaldo, B. Della Ventura, M. Iervolino, R. Velotta: Smart identification system of surface water contamination by an innovative biosensor network. CEMEPE - 5th International Conference on Environmental Management, Engineering, Planning and Economics; 06/2015.
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Armando Di Nardo, Michele Di Natale, Dino Musmarra, Giovanni Francesco Santonastaso, V. Tzatchkov, V. H. Alcocer Yamanaka: Optimal design of network partitioning for water distribution system protection from intentional contamination. 11th International Conference on Hydroinformatics, New York, USA; 08/2014.
Alberto Cavallo, Armando Di Nardo, Michele Di Natale: An Automatic Smart Decision and Control System for Reservoir Management Based on Fuzzy Logic. 10th International Conference on Hydroinformatics, Hamburg, Germany; 07/2012.
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Di Nardo A., Di Natale M., Gisonni C., Iervolino M., Musmarra D.: Distrettualizzazione della rete idrica del quartiere di Monterusciello 2 in Pozzuoli: il progetto europeo Hydranet e la realizzazione del sito pilota. Atti del Terzo seminario su “La ricerca delle perdite e la gestione delle reti di acquedotto”; 01/2008.
Cascetta F., Di Nardo A., Di Natale M., Gisonni C., Greco R.: Una metodologia per la distrettualizzazione di una rete idrica di distribuzione: il caso di Villaricca (NA). Atti del Secondo seminario su “La ricerca delle perdite e la gestione delle reti di acquedotto”; 01/2006.
Cavallo A., Di Nardo A., Di Natale M.: Strategie ottime di decisione fuzzy per la gestione di serbatoi idrici. Atti del XXIX Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche; 01/2004.
Cavallo A., Di Nardo A., Di Natale M.: La gestione di un serbatoio artificiale mediante una strategia di controllo fuzzy. Atti del XXVIII Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche; 01/2002.
Tesi di dottorato
Di Nardo, A., Strategie ottime fuzzy di decisione e controllo per la gestione automatica di un invaso artificiale in condizioni ordinarie e di siccità, Aversa, 2004.
Di Nardo A., Di Natale M., Di Mauro A.: Preface. CISM International Centre for Mechanical Sciences, Courses and Lectures (2013).