Procedura web automatica per il calcolo delle portate...

Procedura web automatica per il calcolo delle portate massime attese nel bacino del F. TevereL.Casagrande, C.Cencetti, P.De Rosa, A.Fredduzzi, A.Minelli

Procedura web automatica per il calcolo Procedura web automatica per il calcolo delle portate attese del bacino del F. Teveredelle portate attese del bacino del F. Tevere

Autori: L. CasagrandeC. CencettiP. De RosaA. FredduzziA. Minelli

http://geomorfolab.arch.unige.it/genova2013/images/abstract/07_casagrande_et_al_2013.pdf


Lo Scopo del lavoro

● Esigenza di uno strumento di semplice utilizzo per la rapida determinazione delle portate di picco per tutto il territorio della Regione Umbria



Lo Scopo del lavoro


● Quaderno idrologico del Fiume Tevere:– Strumento divulgativo ed

utilizzabile da tutti i tecnici che operano su territorio del bacino del F. Tevere per la determinazione in prima approssimazione di alcune grandezze idrologiche.



Lo Scopo del lavoro


● Quaderno idrologico del Fiume Tevere:– Strumento divulgativo ed

utilizzabile da tutti i tecnici che operano su territorio del bacino del F. Tevere per la determinazione in prima approssimazione di alcune grandezze idrologiche.

OBIETTIVO COMUNE



Il quaderno idrologico del F. Tevere

● La regionalizzazione delle portate estreme e delle piogge con durata da 1 a 5 giorni e da 1 a 24 ore del bacino Tevere è stata fatta nella fase conoscitiva del Piano di Bacino redatto nel 1991.

● La regionalizzazione aveva l'obiettivo di definire in qualunque punto del bacino del Tevere la relazione tra l'altezza di pioggia di assegnato TR alla durata dell'evento



Ipotesi del metodo

– L'andamento probabilistico delle piogge di diversa durata possa sempre essere rappresentato da un modello di Gumbell

– Il coefficiente di variazione si mantenga costante ovvero valga la relazione:

dove:

h=a⋅Db f (K ,T )

f (K ,T )=1−K⋅0,450+0,799 log [− log (1−1/T ) ]



Ipotesi del metodo II – Il Coeff. di variazione

● La relazione per la stima del coefficiente di variazione ha validità locale.

Per poter estendere tale informazione qualunque punto del bacino del Tevere risultava necessario per ogni punto di esso i coefficienti caratteristici “K”,”a” e “b”.

● Furono realizzate curve ad egual valore di “K”, “a” e “b” distinte per le durate da 1 a 24 h e da 1 a 5 giorni.

f (K ,T )=1−K⋅0,450+0,799 log [− log (1−1/T ) ]



Mappa delle isolinee “k” e “b” | 1-5 giorni

Mappa di “K” Mappa di “b”Mappa di “K” Mappa di “b”



Mappa delle isolinee “a” e “k” | 1-24 ore

Mappa di “a” Mappa di “k”Mappa di “a” Mappa di “k”



Mappa delle isolinee “b” e “k” | 1-24 ore

Mappa di “K” Mappa di “b”Mappa di “K” Mappa di “b”



Interpolazione delle mappe del coefficiente “a”

1 – 5 giorni 1 – 24 ore



Interpolazione delle mappe del coefficiente “b”

1 – 5 giorni 1 – 24 ore



Interpolazione delle mappe del coefficiente “k”

1 – 5 giorni 1 – 24 ore



Procedura di calcolo per piccolo bacini

● La procedura proposta si articola nei seguenti passi:– Calcolo del tempo di corrivazione

– Calcolo dell'altezza di pioggia puntuale

– Calcolo della corrispondente pioggia areale

– Calcolo della pioggia netta

– Calcolo della portata al colmo



Procedura di calcolo per piccolo bacini

● La procedura proposta si articola nei seguenti passi:– Calcolo del tempo di corrivazione

– Calcolo dell'altezza di pioggia puntuale

– Calcolo della corrispondente pioggia areale

– Calcolo della pioggia netta

– Calcolo della portata al colmo

Verrà mostrato in parallelo la procedura proposta dal quaderno idrologico e la sua implementazione.



Calcolo del tempo di corrivazione

● Il codice implementato calcola il tempo di corrivazione a partire dalla sezione di chiusura (outlet) scelta dall'utente in fase di input.




● Il codice implementato calcola il tempo di corrivazione a partire dalla sezione di chiusura (outlet) scelta dall'utente in fase di input.– Noto l'outlet viene determinato il bacino di monte, il relativo

reticolo idrografico e determinata l'asta principale e le relative caratteristiche metriche (quota media del bacino, lunghezza sta principale, area del bacino)




● Il codice implementato calcola il tempo di corrivazione a partire dalla sezione di chiusura (outlet) scelta dall'utente in fase di input.– Noto l'outlet viene determinato il bacino di monte, il relativo

reticolo idrografico e determinata l'asta principale e le relative caratteristiche metriche (quota media del bacino, lunghezza sta principale, area del bacino)

– Viene calcolato il tempo di corrivazione a seconda dell'estensione areale con la formula di Giandotti oppure di Ventura (bacini < 10 km2)



Calcolo dell'altezza di pioggia puntuale

● La procedura utilizza la LSPP basta sulla relazione:

risulta necessario conoscere i valori di a,b e k puntuali.– Il quaderno propone di

utilizzare i valori di a,b e k relativi al baricentro del bacino indrografico

f (K ,T )=1−K⋅0,450+0,799 log [−log (1−1/T ) ]

h=a⋅Db f (K ,T )



Calcolo dell'altezza di pioggia puntuale

● La procedura utilizza la LSPP basta sulla relazione:

risulta necessario conoscere i valori di a,b e k puntuali.– Il quaderno propone di

utilizzare i valori di a,b e k relativi al baricentro del bacino indrografico

La procedura implementata determina i valori dei coefficienti “a”, “b” e “k” come media areale del bacino idrografico a monte del punto di chiusura scelto.

– Viene sfruttata la potenzialità del GIS rispetto alla procedura standard

f (K ,T )=1−K⋅0,450+0,799 log [−log (1−1/T ) ]

h=a⋅Db f (K ,T )



Calcolo dell'altezza di pioggia areale

● Il calcolo di questa grandezza viene effettuato mediante la procedura proposta da U.S.Weather Bureau.

H a=hPa

100

Pa=100−A

x1+ x2⋅A

x1=100⋅D

0,236+0,062⋅D

x2=0,003⋅D+0,0234

Dove Ha è la pioggia arealeh= è la pioggia puntualeA è la superficie del bacinoD è la durata della della precipitazione



Calcolo della pioggia netta

● Il calcolo della pioggia netta viene effettuato in base al metodo del Curve Number del SCS.

Dove S' rappresenta la ritenzione massima del bacino e viene stimata tramite

Pn=(Ha−5,08⋅S ' )

2

(Ha+20,32⋅S ' )

S '= (1000/CN )−10



Calcolo della pioggia netta

● Il calcolo della pioggia netta viene effettuato in base al metodo del Curve Number del SCS.

Dove S' rappresenta la ritenzione massima del bacino e viene stimata tramite

● CN è un coefficiente sperimentale compreso tra 30 e 100 (30 terreno molto permeabili e 100 terreni impermeabili) utilizzato in idrologia per la valutazione della pioggia netta. Esso dipende da:– Uso del suolo

– Permeabilità del suolo

Pn=(Ha−5,08⋅S ' )

2

(Ha+20,32⋅S ' )

S '= (1000/CN )−10



Determinazione del CN

Il Curve Number è stato determinato combinando le informazioni della carta pedologica in scala 1:250.000 della regione Umbria e la carta dell'uso del suolo del Corine Land Cover del 2006.



La procedura di determinazione del CN

Mappa dell'uso del suoloCorine land cover 2006

CODICE

Tabelle di correlazione:CLC code

Hydrologic Soil Groups

Per ogni codice corine ho 4 valori di CN (Soil Group A,B,C,D)





CODICE



Mappa pedologicadell'Umbria

Note:Percentuali di sabbia,

limo,argilla

Valore del Soil Group di riferimento per ogni gruppo pedologicoPer ogni codice corine ho 4 valori

di CN (Soil Group A,B,C,D)





CODICE



Mappa pedologicadell'Umbria

Note:Percentuali di sabbia,

limo,argilla

Valore del Soil Group di riferimento per ogni gruppo pedologicoPer ogni codice corine ho 4 valori

di CN (Soil Group A,B,C,D)

MAPPA DEL MAPPA DEL CURVE NUMBERCURVE NUMBER



Determinazione del CN

● CN determinato come media areale nel bacino



Calcolo della portata al colmo

● La portata al colmo è determinata sulla base di una forma predefinita di idrogramma (Ghirardelli) e quindi uguagliando l'apporto meteorico efficace

Dove – Qc è la portata la colmo

– Tc è il tempo di corrivazione

– A è la superficie del bacino

Q c=1

360xPn⋅AT c



Interfaccia WEB

Scopo dell'interfaccia web è permettere l'esecuzione della procedura tramite un comune Browser Web e senza avere

alcuna conoscenza di strumenti GIS.



Interfaccia WEB: strumenti

● Leaflet - http://leafletjs.com/

● PyWPS - http://pywps.wald.intevation.org/


http://leafletjs.com/

http://pywps.wald.intevation.org/


L'utilizzo dell'interfaccia web

http://141.250.42.248/genova/


http://141.250.42.248/genova/


Sviluppo futuri

● Miglioramento del webgis tramite l'aggiunta di maggiori dati cartografici (reticolo idrografico)

● Aumento del dettaglio di calcolo presente nel report.

● Produzione di cartografia specifica da inserire nel report



GRAZIE PER L'ATTENZIONE

Ringrazio i coautori della nota per il lavoro di revisione e Ringrazio i coautori della nota per il lavoro di revisione e collaborazione per la realizzazione del portalecollaborazione per la realizzazione del portale


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