Idrologia e rischi naturali - old · Incontro GeoScienze e Rischi Naturali, 4 – 5 marzo 2009...

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Incontro GeoScienze e Rischi Naturali, 4 – 5 marzo 2009 Idrologia Costruzioni Idrauliche e Costruzioni Marittime Dipartimento di Ingegneria e Fisica dell’Ambiente Idrologia e rischi naturali Aurelia Sole Gruppo di Idrologia, Costruzioni Idrauliche e Costruzioni marittime Incontro GeoScienze e Rischi Naturali, 4 – 5 marzo 2009 Idrologia Costruzioni Idrauliche e Costruzioni Marittime Dipartimento di Ingegneria e Fisica dell’Ambiente Processi di base e formazione degli eventi estremi in idrologia Studio delle forzanti idrologiche (piogge, temperature, etc.); Dinamiche di imbibizione dei suoli e flussi evapotraspirativi; Processi di formazione dei deflussi (defl. superficiale, subsuperficiale e profondo); Risposta idrologica dei bacini (convoluzione degli idrogrammi di piena); Bilanci idrici a varie scale (e.g., parcella, versante, bacino, etc.); Massimi annuali di precipitazione alle varie durate (C.P.P.); Massimi annuali delle portate al colmo di piena; Minimi deflussi, magre e siccità.

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Incontro GeoScienze e Rischi Naturali, 4 – 5 marzo 2009 Idrologia Costruzioni Idrauliche e Costruzioni Marittime

Dipartimento di Ingegneria e Fisica dell’Ambiente

Idrologia e rischi naturaliAurelia SoleGruppo di Idrologia, Costruzioni Idrauliche e Costruzioni marittime

Incontro GeoScienze e Rischi Naturali, 4 – 5 marzo 2009 Idrologia Costruzioni Idrauliche e Costruzioni Marittime

Dipartimento di Ingegneria e Fisica dell’Ambiente

Processi di base e formazione degli eventi estremi in idrologia

Studio delle forzanti idrologiche (piogge, temperature, etc.);

Dinamiche di imbibizione dei suoli e flussi evapotraspirativi;

Processi di formazione dei deflussi (defl. superficiale, subsuperficiale e profondo);

Risposta idrologica dei bacini (convoluzione degli idrogrammi dipiena);

Bilanci idrici a varie scale (e.g., parcella, versante, bacino, etc.);

Massimi annuali di precipitazione alle varie durate (C.P.P.);

Massimi annuali delle portate al colmo di piena;

Minimi deflussi, magre e siccità.

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AFFLUSSO DIRETTOAFFLUSSO DIRETTO

DEFLUSSO SUPERFICIALEDEFLUSSO SUPERFICIALE

DEFLUSSO IPODERMICO O POCO PROFONDODEFLUSSO IPODERMICO O POCO PROFONDO

DEFLUSSO PROFONDO O DI BASEDEFLUSSO PROFONDO O DI BASE

parte della precipitazione che giunge direttamente sulle superfici liquide del bacino.

si forma dopo un po’ di tempo dall’inizio dell’evento di pioggia, allorquando, per esempio, l’intensità di pioggia supera la capacità di infiltrazione.

aliquota di pioggia infiltrata nel terreno che scorre più o meno parallelamente alla superficie del suolo in uno strato superficiale dello spessore di pochi centimetri.

si verifica quando parte dell’acqua di infiltrazione ha la possibilità di raggiungere la rete idrografica a monte della sezione di misura. Esso ha un andamento nel tempo molto piùregolare di quello dei deflussi superficiali, a causa dell’azione modulatrice esercitata dagli ammassi filtranti attraversati.

EVAPOTRASPIRAZIONE

DEFLUSSO IPODERMICO

DEFLUSSO SUPERFICIALE

DEFLUSSO IN ALVEO

INFILTRAZIONE

DEFLUSSO PROFONDO

PRECIPITAZIONE

INTERCEZIONE

Processi di formazione dei deflussi in alveo

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Volume di controllo

ETR P

QS Deflusso superficiale

QIN

Flusso sub-superficiale entrante

QOUT

Flusso sub-superficiale uscente

Percolazione

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StStSoil Water ContentSoil Water Content

Qout

Infiltration

ETR = (1-e-b (θt-θo)/(θc-θo) ) ET0

tSSKt

nKtKRG

S

ts

tstt Δ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛=Δ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛−−

=Δ=αα

θθθ

0

0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−

=0

0, θθ

θθ

c

ttefft CPRS

St+Δt = St + It – Et - R(ss)usc,t – R(fp)

t

Soil water content( ){ }cttusc,

(ss) SSc 0,maxR −=

Runoff

Percolazione

Subsurface flow

Evapotraspirazione

I modelli fisicamente basati:DREAM distribuitoAD2 concentrato

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Monitoraggio su bacini sperimentaliLo studio dei processi di base è affrontato con approcci di tipo sperimentale;Il DIFA dispone di un bacino dotato di:

• pluvionivometro; • sensore di temperatura dell’aria; • sensore di radiazione globale solare; • sensore di pressione atmosferica; • sensore di umidità relativa; • sensore di velocità del vento; • sensore di direzione del vento; • sensore di umidità del suolo GRO POINT; • nivometro ad ultrasuoni; • sensore di temperatura del manto nevoso in

più punti ed a diverse profondità; • sistema TDR100 connesso a 22 sonde

collocate in corrispondenza di 11 punti a due differenti profondità di 0.30 e 0.60 m.

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Idrogrammi di Piena e Massime Portate Annuali

0

20

40

60

80

100

120

'85 '86 '87 '88 '89 '90 '91 '92 '93 '94year

disc

harg

e (m

3 /s)

Fenomeni complessi molto irregolari nel tempo e nello spazio con intersezioni alle

diverse scale

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Ietogrammi di pioggia

L’intensità media (tasso medio di pioggia) diminuisce all’aumentare della durata θdell’evento: ciò si riflette anche sui valori massimi per assegnata durata θ

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Curve di possibilità pluviometricaSono relazioni matematiche che legano l’altezza di pioggia (l’intensità media), la durata e la probabilità di accadimento di un evento di pioggia.Si deducono dall’analisi degli eventi pluviometrici estremi (con i valori massimi annuali di altezza di pioggia).

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VAPI Basilicata

Suddivisione n. 1

A

Suddivisione n. 2

A

B

Fig. 2.5 Ipotesi di suddivisione in sottozone pluviometriche omogenee della Basilicata

Θ*= 2.632 Λ*= 0.104 Λ1= 55.23

[ ])8358.1exp(477.0)8319.4exp(23.55exp)( kkkFTK −−−−=

1 2 3 4 5100

101

102

103

104

105

T

k

Figura 1. Fattore di crescita con il periodo di ritorno: zona omogenea B (Sud-Ovest).

Fig. 1. Suddivisione della regione in esame in celle di lato 10 Km

II LIVELLO - ZONE OMOGENEE

ZONA AZONA BZONA C

Fig. 4.1. Sottozone omogenee al II livello di regionalizzazione delle piene.

approccio di tipo probabilistico per la valutazione dei massimi annuali delle portate di piena

QT = KT E(Q)

Fattore di crescita Piena indiceE(Q) = α Aβ

KT = a + b ln(T) a e b sono tabellate per aree omogenee ai fini del calcolo di KT

α e β stimati per areeomogenee ai fini del calcolo della suddetta piena indice

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Modellazione idrologica per la previsione in tempo realeLa valutazione del rischio di inondazione e la quantificazione dLa valutazione del rischio di inondazione e la quantificazione delle portate di massima elle portate di massima piena nei bacini di ridotte dimensioni e nelle aree urbane piena nei bacini di ridotte dimensioni e nelle aree urbane èè subordinato alla conoscenza subordinato alla conoscenza della struttura spaziodella struttura spazio--temporale a piccola scala dei campi di precipitazione. temporale a piccola scala dei campi di precipitazione.

MODELLI DI DOWNSCALINGMODELLI DI DOWNSCALING

MODELLI METEOROLOGICI (GCM,LAM)MODELLI METEOROLOGICI (GCM,LAM) PRECIPITAZIONE DISAGGREGATAPRECIPITAZIONE DISAGGREGATA

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Fenomeni di inondazione

Quanta la portata?

(Crotone 14 ottobre 1996)

Previsione Meteorologica

Quanta la pioggia?

Evento

Laboratorio GIS e di valutazione del rischio idraulico

ARCGIS ESRI dal 1989GRASS (Geographic Resources Analysis Support System )AUTOCAD MAPMIKE GISQGIS

Modelli Idrodinamici monodimensionali

MIKE 11 DHIHEC RASHEC-GEORAS

Modelli Idrodinamici bi-dimensionali

MIKE 21 e 21CFLO 2DFLAT MODEL

Misti

MIKEFLOOD

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La valutazione del rischio idraulico richiede: la conoscenza dettagliata del territorio, la dinamica fluviale , la morfologia, il trasporto solido...

a) Foto aeree;

b) Rilievi topografici;

c) Campionamenti granulometrici;

d) Opere idrauliche

e) Scale di deflussof) Attraversamenti fluviali

g) Documentazione fotografica

h) Accurati rilievi spaziali (Laser Scanner)

….

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From the first pulse can be obtained a DSM (Digital Surface Model),

from the last eco, that represent the ground, a good quality DTM (Digital Terrain Model), can be obtained

Relief Ground control points

The laser scanning technique

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S.S. 106

F.F.S.S:

F. Basento

F. Bradano

Max cell resolution 5mx5m Max cell resolution 10mx10m

S.S. 106

F.F.S.S:

F. Basento

F. Bradano

Tr=30

Modellazione Idrodinamica

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Inondazione in area urbana

Evento 1994

Evento Tr stimato 25 anni

Qmax =1600 mc/s

Fiume Centa città di Albenga

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Fiume Centa

Città di Albenga (SV)

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Grazie mille…