UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE FACOLTA’ DI...

Corso di Idrologia Analisi idrologica del Torrente Ribolla

1

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE FACOLTA’ DI INGEGNERIA

Corso di laurea …..……. Corso di Idrologia

Analisi idrologica del Torrente Ribolla

RELAZIONE

Cognome1 Nome1 Cognome2 Nome2 Cognome3 Nome3


2

1. Inquadramento geografico e limiti del bacino imbrifero Il bacino imbrifero del Torrente Ribolla ricade nel territorio comunale di Roccastrada,

Provincia di Grosseto, a N della frazione di Ribolla, appartiene al reticolo idrografico principale del fiume Bruna. Detta area è individuabile nella Sezione III del Foglio n°307 (Roccatederighi) e nella Sezione IV del Foglio n°319 (Ribolla) della Carta Topografica d’Italia dell’IGMI.


3

2 Inquadramento geologico e uso del suolo Le formazioni presenti, secondo la situazione stratigrafica generale riportata dalla Carta

Geologica d’Italia redatta dal Servizio Geologico di Stato, possono essere raggruppate in cinque complessi che, indicati secondo la loro età, dal più antico al più recente, risultano essere i seguenti:

a) Complesso basale;b) Complesso Autoctono dei terreni di facies toscana; c) Complesso Alloctono dei terreni di facies ligure; d) Complesso Neoautoctono; e) Complesso delle formazioni quaternarie.

Nell’ambito del bacino d’interesse affiorano esclusivamente i terreni appartenenti agli ultimi tre Complessi, ed in particolare:

• Complesso Alloctono dei terreni di facies ligure Detto Complesso riveste un ruolo molto importante sia per il notevole sviluppo areale

nell’ambito del bacino (59.2 %) sia per la presenza di varie unità tettoniche caratterizzate, generalmente, da un apprezzabile assetto caotico. Nell’area in esame si riconoscono, infatti, le seguenti unità: o formazione calcareo-marnosa (Cretaceo inf.); formazione delle argille e calcari

palombini (Cretaceo inf.); formazione argilloso-arenacea (Cretaceo inf. - Eocene medio); formazione brecce gabbri (Cretaceo inf

• Complesso Neoautoctono I sedimenti di tale Complesso rappresentano la nuova fase di sedimentazione che fa

seguito alla ingressione marina Miocenica e, quindi, Pliocenica; nell’ambito del bacino affiorano dal più antico al più recente:

o Conglomerati poligenici di base (Miocene inf.); Marne ed argille lacustri (Miocene inf.);

• Complesso delle formazioni quaternarie o Appartengono a questo complesso i depositi recenti ed attuali, che seppure

parzialmente, orlano il corso d’acqua, ed i depositi alluvionale terrazzati che sono stati reincisi dallo stesso Torrente in prossimità della confluenza sopra richiamata.

Formazioni geologiche Superficie occupata (m2)

Superficie relativa (%)

Coefficiente di permeabilità (cm/s)

Galestri Palombini 3323076 54.92 10-7

Calcareo marnosa 55772 0.92 10-6

Argilloso arenacea 150279 2.48 10-7

Allo

cton

o

Brecce gabbri 53161 0.88 10-5

Conglomerati poligenici 714052 11.80 10-3

Neo

auto

cton

o

Marne e argille lacustri 554830 9.17 10-7

Detriti 486827 8.05 10-4

Alluvioni terrazzate 639712 10.57 10-3

Com

ples

so

Qua

tern

ario

Alluvioni recenti ed attuali 72836 1.20 10-2

Tabella 1 - Estensione e coefficiente di permeabilità di ciascuna delle formazioni affioranti nel bacino:


4


5

Per la realizzazione della Carta d’uso del suolo sono state integrate le informazioni raccolte durante i sopraluoghi e la Carta d’uso del suolo della Regione Toscana (scala 1:25000)

Uso del suolo Superficie occupata (m2)

Superficie relativa (%)

Bosco ceduo denso 3564449 58.91 Seminativo semplice asciutto 1257553 20.78 Area urbanizzata 477822 7.90 Pascolo nudo e cespugliato 217998 3.60 Seminativo arborato ad olivo 161651 2.67 Oliveto in coltura specializzata 156660 2.59 Seminativo arborato ad olivo e vite 128172 2.12 Vigneto in coltura specializzata 57338 0.95 Formazione arborea di ripa 26617 0.44 Seminativo arborato a frutteto 2285 0.04

Tabella 2 - dati relativi all’uso del suolo ed alle superfici occupate dagli usi diversi


6

3. Analisi geomorfologica Il bacino ha una forma allungata con quota massima 471.9 m s.l.m. e quota minima 54.7 m

s.l.m., fissata considerando come sezione trasversale di chiusura del bacino la confluenza fra il Torrente Follonica ed il Torrente Ribolla stesso.

3.1. Proprietà planimetriche

Grandezze del bacino S Superficie 6050545m2 P Perimetro 13064m L Lunghezza asta principale 6061m Tabella 3 - Principali grandezze planimetriche del bacino

• L’indice di forma If di Horton: 17,02 ≅=LSIf

• Il coefficiente di uniformità Uc di Gravelius: 49,12

==S

PUcπ

• Il rapporto di allungamento: 19,22

==

πSLE

Si osserva quindi che il bacino del Torrente Ribolla mostra una discreta compattezza ma una evidente deformazione, dovuta al suo sviluppo planimetrico marcatamente allungato.

3.2. Proprietà plano-altimetriche

QUOTA ISOIPSE

ih (m) iA (kmq) A

Ai maxh

hi

471,9 0,0000 0,0000 1,0000 450,0 0,0152 0,0025 0,9536 400,0 0,1027 0,0170 0,8476 350,0 0,3275 0,0541 0,7417 300,0 0,7102 0,1174 0,6357 250,0 1,3601 0,2248 0,5298 200,0 2,3186 0,3832 0,4238 150,0 3,6502 0,6033 0,3179 100,0 4,8724 0,8053 0,2119 54,7 6,0505 1,0000 0,1225

Tabella 4 - Dati determinati per l’elaborazione delle curve ipsografica ed ipsometrica La curva ipsografica seguente (in forma sia dimensionale che adimensionale) fornisce la distribuzione delle superfici nelle diverse fasce altimetriche.

L’integrale della curva ipsografica dimensionale rappresenta il volume di rilievo, che divso per l’area del bacino fornisce l’altitudine media del bacino:

.)..(3.185 mlsmhm = Il rilievo del bacino è dato dalla differenza tra la quota del punto di vetta del bacino e la quota

minima alla sezione di chiusura:

mhh

H m 6.2082

minmax =−

=


7

Curva ipsografica del bacino

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

400.0

450.0

500.0

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0A (km2)

Quo

ta h

(m s.

l.m.)

Curva ipsometrica del bacino

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0Ai/At

Hi/H

Il calcolo dell’integrale ipsometrico PI adimensionale, consente di stimare l’evoluzione volumetrica del bacino imbrifero ed interpretarne lo stadio (> 0.6 stadio giovanile, 0.4÷0.6 stadio maturo, < 0.4 stadio senile). in relazione alla tabella che segue:

Nel bacino del Torrente Ribolla 39,0=PI , per cui si trova nello stadio senile di evoluzione.

Pendenza media dei versanti del bacino mi ,esprimibile come: %2626.0 === ∑A

lei i

m

dove: e = equidistanza delle isoipse( m ), il = lunghezza della striscia i-esima( m ), A superficie totale del bacino( 2m ).

La pendenza media ai dell’asta principale è stata ricavata tramite la formula:

%79.10179.02

1

2

==

=

∑=

n

j aj

j

a

iL

Li

dove L è la lunghezza dell’asta principale, jL ed aji sono la lunghezza e la pendenza parziale degli n segmenti che la compongono.


8

3.3. Proprietà idrografiche

Il sistema di ordinamento del reticolo idrografico qui adottato è quello di Horton – Strahler. Ordine del bacino = 4.

Dal numero uN dei segmenti di ciascun ordine u si calcola

il rapporto di biforcazione: 1+

=u

ub N

NR

Dalla lunghezza media uL dei segmenti si calcola il

rapporto delle lunghezze: u

uL L

LR 1+= ,

Dalla pendenza media uI si calcola il rapporto delle

pendenze: u

uI I

IR 1+= .

I valori medi del rapporto di biforcazione (2.55) e del rapporto delle lunghezze (3.04), ottenuti applicando le Leggi di Horton al bacino imbrifero del torrente Ribolla si discostano dagli intervalli dei valori attesi (3< bR <5 , 1.5< LR <3) con scarto poco rilevante:

ORDINE u uN bR uL (km) *

uL (km) LR uI (%) IR 1° 40 3.42 0.264 0.264 22.36 2° 8 2.83 0.536 0.800 3.03 36.57 1.64 3° 2 1.41 2.711 3.511 3.65 16.51 0.86 4° 1 0.437 3.947 2.46 0.42 0.44

Tabella 4 – Parametri caratteristici del reticolo idrografico


9

0

50

100

150

200

250

gen

marmag lug se

tno

v

[mm

]

Cast el di Piet ra

Roccast rada

4. Analisi climatica 4.1 Pluviometria

Carta dei topoieti per il bacino (scala 1:100000)- Fig. 2.1 Consistenza e ubicazione delle stazioni di misura

Il bacino imbrifero del torrente Ribolla ricade per il 99.72% della sua estensione nell’area d’influenza della stazione pluviometrica di Castel di Pietra, mentre il restante 0.28% di superficie ricade in quella di Boccheggiano. La stazione di Boccheggiano pur avendo un discreto numero di anni di osservazione, ricade nel bacino idrografico del Fiume Ombrone. La stazione di Roccastrada, si riscontra che ricade nel bacino del Fiume Bruna, bacino principale del Torrente Ribolla, ha un numero di anni di osservazione ancor più elevato e quota s.l.m. pari a quella del punto di vetta del bacino. Quindi si è ritenuto opportuno considerare per l’analisi pluviometrica, i dati delle stazioni di Castel di Pietra e di Roccastrada

Stazione Castel di Pietra Roccastrada

Strumento Pluviometro registratore Pluviometro registratore

Quota (m s.l.m.) 96 470

Anno di inizio osservazioni 1936 1923

Anni di osservazioni 41 65

x - UTM 1661395.9261 1676462.7500

y - UTM 4758150.3206 4764884.7130

Tabella 5 - Stazioni pluviometriche di riferimento Precipitazioni medie mensili

Castel di Pietra Roccastrada N. giorni

piovosi Precip.

media (mm) N. giornipiovosi

Precip. media (mm)

gen 14 131 11 111.4feb 13 128.6 13 121mar 16 181.6 13 208.6apr 17 201 17 186.8mag 15 115.6 12 105.2giu 11 161.6 8 169lug 7 54 8 101ago 6 89 8 59.4set 8 74 7 80.2ott 9 136 9 163.8nov 4 184.8 5 137.8dic 10 128.4 11 169.7TOT 130 1585.6 122 1613.9Tabella 6 – Dati pluviometrici medi mensili e totali annui (S.I.M.N., Annali Idrologici, Parte I).

Roccastrada

AcquistiTirli

Caldana

Massa

Boccheggiano

Castel di Pietra

N

Marittima


10

Precipitazioni intense di breve durata Castel di Pietra Precipitazioni di massima intensità (mm)

Roccastrada Precipitazioni di massima intensità (mm)

Anno 1h 3h 6h 12h 24h Anno 1h 3h 6h 12h 24h 1956 18.0 28.0 32.0 41.4 60.0 1928 26.5 57.0 53.4 79.6 80.5 1957 36.8 37.2 37.2 51.0 60.0 1931 24.0 27.6 28.4 38.8 39.6 1958 39.0 39.8 63.0 78.2 86.6 1932 17.0 20.0 24.6 31.0 51.6 1959 42.0 62.0 72.0 86.2 112.0 1934 34.6 42.2 48.2 79.4 92.4 1960 45.0 50.2 55.6 58.0 61.2 1936 37.0 55.0 61.9 70.3 72.0 1961 49.0 54.0 57.0 57.0 70.8 1940 20.0 34.4 39.4 49.2 50.4 1962 36.0 44.0 49.0 64.2 66.2 1941 18.4 27.8 41.0 44.4 52.2 1963 43.2 43.8 43.8 44.0 44.2 1942 31.8 61.2 62.8 82.0 85.0 1964 18.0 20.8 25.0 38.0 48.0 1943 26.0 35.2 43.6 71.4 80.6 1966 42.2 93.6 125.6 188.6 237.2 1948 40.4 50.8 53.0 53.0 53.0 1967 52.6 53.2 53.6 72.4 72.4 1949 18.0 29.0 35.6 44.0 51.0 1968 50.0 57.0 57.2 57.2 57.2 1950 22.8 24.6 33.6 43.0 48.8 1969 23.2 32.4 32.8 36.0 39.6 1952 46.2 47.8 48.4 58.2 58.2 1970 25.0 49.0 66.0 69.4 70.2 1953 39.0 75.0 83.6 90.4 95.8 1971 19.8 28.6 36.8 46.8 60.0 1954 21.6 27.8 27.8 29.4 38.0 1972 22.0 22.4 30.2 40.2 71.2 1955 17.0 35.0 46.8 47.0 51.2 1973 23.0 28.2 35.8 47.8 62.0 1956 20.0 28.0 40.0 42.2 57.8 1974 29.2 38.4 40.2 40.2 57.4 1957 40.0 66.6 67.4 67.6 67.8 1975 24.0 39.0 45.0 48.0 80.0 1958 50.0 64.6 69.2 70.7 74.0 1976 30.4 53.2 67.0 92.6 93.0 1959 31.4 48.0 65.0 67.8 87.0 1977 16.6 25.0 27.0 33.6 56.2 1960 40.0 49.2 52.4 53.4 59.0 1978 21.2 28.2 32.8 48.0 51.4 1961 26.0 58.6 59.4 61.4 67.6 1979 35.4 56.2 68.0 77.2 94.6 1962 15.8 24.2 28.0 31.4 46.8 1980 44.2 73.8 82.2 84.4 85.0 1963 32.0 39.0 41.0 41.4 41.4 1981 20.0 46.0 63.0 89.8 117.0 1964 20.4 27.0 33.0 34.8 50.0 1982 30.0 60.0 70.0 80.0 102.0 1965 40.0 43.2 44.2 70.0 78.2 1983 22.0 31.6 35.0 51.0 82.6 1966 34.0 64.0 104.0 159.0 252.4 1984 37.0 69.0 89.6 92.4 118.0 1967 26.0 29.8 29.8 34.6 47.0 1986 30.2 32.4 42.4 62.4 63.6 1968 41.0 45.6 45.8 46.0 46.4 1987 28.4 37.0 66.8 109.2 174.6 1969 21.0 34.2 42.0 42.0 81.4 1988 21.1 28.6 35.4 44.0 52.2 1970 40.0 66.0 71.0 73.4 73.4 1989 38.1 66.9 71.2 113.9 125.8 1971 21.2 29.6 40.8 51.0 59.2 1990 50.4 71.2 71.2 71.2 71.4 1972 28.8 43.6 43.6 43.8 51.2 1991 37.6 68.4 95.8 108.0 110.4 1973 11.8 15.6 19.4 28.6 40.0 1992 29.0 37.4 42.0 50.2 54.8 1974 13.4 26.6 27.8 44.4 47.6 1993 30.0 50.0 54.2 83.0 94.8 1975 22.8 36.4 42.2 55.0 61.2 1994 23.4 30.2 41.8 63.2 71.6 1976 40.6 67.0 85.0 86.4 88.8 1995 17.4 36.0 53.8 68.8 82.0 1996 24.6 44.6 53.0 66.4 77.2

Media 31.4 45.3 54.4 68.0 81.9 Media 28.6 42.1 48.2 57.2 67.0 Dev.St. 10.5 16.6 21.1 29.1 37.0 Dev.St. 10.1 15.8 18.5 24.4 35.4 Tabella 7 – Massimi pluviometrici annui su durate da 1 a 24 ore (S.I.M.N., Annali Idrologici, Parte I)..

La legge di distribuzione qui adottata per lo studio delle precipitazioni massime annuali di breve durata è quella di Gumbel o prima legge di distribuzione asintotica del massimo valore:

)(

)(uthe

t ehP−−−=

α

, dove: )( thP è la probabilità di non superamento dell’altezza massima di pioggia th ;

α , u sono i due parametri della legge di Gumbel da stimare.


11

La stima di questi due parametri è stata eseguita con il metodo dei momenti.

σσπα 2825.1

6≅=

σµσπ

γµαγµ ⋅−≅

−=−= 45.06u

dove µ è il valore atteso di th , 2σ è il valore della varianza da cui si ricava lo scarto quadratico medio σ .

Si riporta di seguito la trascrizione dei risultati ottenuti per la legge di distribuzione di Gumbel tramite il metodo dei momenti per le due stazioni in esame:

Castel di Pietra Roccastrada 1h 3h 6h 12h 24h 1h 3h 6h 12h 24h

µ [mm] 31.4103 45.6000 54.3590 68.0487 81.9077 27.9276 41.4982 47.8839 57.0768 66.1804

σ [mm] 10.5347 16.5236 21.1040 29.1495 37.0306 10.3882 15.6696 18.8866 23.3273 31.4044

α [1/mm] 0.1217 0.0776 0.0608 0.0440 0.0346 0.1235 0.0818 0.0679 0.0550 0.0408

u [mm] 26.6697 38.1644 44.8622 54.9314 65.2439 23.2529 34.4469 39.3850 46.5795 52.0484

Tabella 8 – Parametri della distribuzione di Gumbel La probabilità )( thP di non superamento della massima precipitazione può essere messa

in relazione al tempo di ritorno Tr : Tr

hP Trt1)(1 , =− .

La funzione di probabilità di Gumbel diventa: ),(1)( ,

tuTthterTrt e

TrThP

−−−=−

=α

,

avendo indicato con Trth , l’altezza di pioggia th di assegnati durata t e tempo di ritorno Tr , la linea segnalatrice di possibilità pluviometrica è qui rappresentata dall’equazione in forma di legge di potenza:

TrnTrTrt tah =, ,

dove aTr ed nTr sono i parametri, di tempo di ritorno Tr, propri della stazione, qui stimati tramite il metodo dei minimi quadrati in scala bi-logaritmica per ogni valore del tempo di ritorno.

Castel di Pietra Roccastrada Tr 2 20 50 100 200 Tr 2 20 50 100 200

P(h) 2.000 1.053 1.020 1.010 1.005 P(h) 2.000 1.053 1.020 1.010 1.005 a 30.212 51.550 59.208 64.949 70.670 a 27.510 48.656 56.242 61.929 67.598 n 0.294 0.342 0.350 0.354 0.358 n 0.262 0.298 0.304 0.307 0.310

Tabella 9 – Parametri della Linea Segnalatrice di Possibilità Pluviometrica Curva di possibilità pluviometrica per precipitazioni di durata t>1h

Stazione di Castel di Pietra (Gumbel-M)

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

0 5 10 15 20 25Durata (ore)

Alte

zza

di p

iogg

ia (

mm

)

T r_2 Tr_20 T r_50 Tr_100 T r_200

Curva di possibilità pluviometrica pe r precipitazioni di durata t>1h

S tazione di Roccastrada (Gumbel-M)

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

0 5 10 15 20 25Durata (ore)

Alte

zza

di p

iogg

ia (

mm

)

T r_2 Tr_20 T r_50 Tr_100 T r_200


12

Temperature Max e Min medie mensili a Castel di Pietra

0

5

10

15

20

25

Gen Feb Mar AprMag Giu Lu

gAgo Set Ott

Nov Dic

T [°

C]

Temperature maxTemperature min

Umidità relativa - Volterra

0102030405060708090

100

Gen

naio

Febb

raio

Mar

zo

April

e

Mag

gio

Giu

gno

Lugl

io

Agos

to

Sette

mbr

e

Otto

bre

Nov

embr

e

Dic

embr

e

%

Ore 0:00

Ore 6:00

Ore 12:00

Ore 18:00

Media

4.2 Termometria La stazione di Castel di Pietra riporta anche dati termometrici giornalieri (vedi sezione

Pluviometria per posizione e quota di tale stazione). Si considerano tali dati come ben rappresentativi della termometria del bacino in esame. Si riportano di seguito i dati medi mensili registrati a tale stazione negli anni dal 1980 al 1995.

Castel di Pietra [°C] MAX MIN MEDIE

Max Min Max Min Max Min 20 7.5 8.5 -5 14.5 1.2

23.5 9.5 7 0 17.9 4.3 21.5 9.5 10 -2 17.7 4.4

24 10.5 12.5 2 18.3 6 29.5 18.5 19.5 6.5 25.6 10.5 36.5 19 20 6.5 29.2 12.9

37 18.5 26 11.5 33.7 16 38 20 27 13 32.7 16.4

30.5 18 24 10 28.2 14.2 31 18 13 8 23.4 13.7 23 13 12.5 0.5 17.9 6.9 17 10 7 -3.5 12.1 2.3

Tabella 10 – Valori minimi, massimi e medi mensili delle temperature estreme giornaliere (S.I.M.N., Annali Idrologici, Parte I)..

4.3 Igrometria

La stazione con misure di umidità dell’aria più vicina al bacino in esame è quella di Volterra

(lat. N 43.24, lon. E 10.52, quota 555 m s.l.m.), per la quale i dati sono pubblicati a cura dell’Aereonautica Militare. Si riportano di seguito i dati idrometrici medi mensili rilevati alle ore sinottiche (0:00, 6:00, 12:00, 24:00 ora solare locale).

Volterra – Umidità relativa [%] 0:00 6:00 12:00 18:00 Media

Gennaio 81 80 78 81 80Febbraio 79 79 74 76 77Marzo 75 77 68 74 73.5Aprile 73 74 63 69 69.75Maggio 69 74 61 68 68Giugno 62 67 55 58 60.5Luglio 63 65 54 58 60Agosto 73 73 60 66 68Settembre 75 75 62 70 70.5Ottobre 78 80 70 77 76.25Novembre 79 81 75 80 78.75Dicembre 81 81 80 82 81Tabella 11 – Valori medi mensili di umidità relativa dell’aria rilevata alle ore sinottiche (A.M., Tabelle Climatologiche dell’Umidità dell’Aria).

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE FACOLTA’ DI...

Documents

Transcript of UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE FACOLTA’ DI...