Valutazione delle aree di inondazione in ambiente carsico: strategie di modellazione // Modeling...

Dott

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Ch

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a

per

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ute

la d

egli

Eco

sist

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i ~

XX

III ci

clo

MODELLAZIONI IDROLOGICHE

MODELLAZIONI IDRAULICHE

Stima Q e V in un range ampio Sensibilità modellistica

Modelli monodimensionali Sovrastima pericolosità

1325.0691257.48*

1224.24*

1210.59*

1196.93*

1183.2821173.30*

1163.32*1153.35*

1143.37*1133.39*

1112.991

1108.01*

1103.03*

1098.05*

1093.08*

1088.1051073.46*

1058.81*1044.175

980.542

959.542 941.717*

923.892*909.867* 900.298*890.729* 881.16* 871.591

857.635*

843.680*

829.724*815.835*

802.076*788.318*

769.974*755.660*

741.068*726.477*

711.886

697.423*

682.960*

668.497*

654.034*

639.571*625.185*

610.951*596.717*

582.483*568.249*

553.869*539.416*

524.963*510.509*

496.056*

san_giorgio_16_10_2006 Plan: gen2008 15/01/2009

Legend

WS 30

Ground

Bank Sta

Ground

Ineff

Levee

Direttiva 2007/60/CEMappatura tiranti, velocità..Es. Rilievi Lidar, Dati satellitari, CTR…

Sviluppo tecnico-scientifico

Basata sulle informazioni territoriali distribuite di ultima generazioneFisicamente basataIndipendente dall’estensione del bacinoCalibrata sul territorio carsico pugliesePrecipitazione da VAPI o da distribuzione spaziale

(es. meteo-radar)Implementabile da DEM attraverso script ArcMap

Pericolosità legata a frequenza evento + entità tiranti e velocità valutandone accuratezza

INPUT: precipitazione variabile nel tempo e nello spazio

OUTPUT: idrogramma di piena

La risposta del bacino è lineare e stazionaria (vale il principio di sovrapposizione degli effetti)

IUH -Idrogramma Unitario Istantaneo

Equazione di convoluzione fra pioggia netta p(t) e IUH

A() = Funzione di forma del bacino

Distribuzione di frequenza dei tempi di arrivo alla sezione di chiusura, in seguito ad una pioggia uniformemente distribuita, di applicazione istantanea e di volume unitario

IUH

Criterio metrico alla base della definizione dei tempi di arrivo; Implementabile a partire da DEM; Modello convettivo per accoppiare l’informazione metrica ai tempi di arrivo; Velocità di trasferimento fisicamente basate; Consente di tener conto delle effettive lunghezze dei percorsi e della loro variabilità.

WIUH Modello basato sulla funzione di ampiezza (Width Function)

DEM

RETICOLO FDIR

FACC

FLEN

SLOPE

FILL

VEL

NET

FTIME

LANDUSE MANNING

STRATI INFORMATIVI INPUT

COSTRUZIONE WIUH

Campionamento delle lunghezze dei percorsi che l’acqua compie

a partire da ciascun punto del bacino fino all’outlet.

Se divido il numero siti a distanza x dalla sezione di

chiusura per il numero totale dei siti del bacino, ottengo la

probabilità che l’acqua cada ad una distanza x dall’outlet.

Valutazione dell’area contribuente in funzione

della distanza idrologica dalla sezione di chiusura:

approccio basato sulla funzione d’ampiezza.

COSTRUZIONE WIUH

SOGLIA CH / HILL

V HILL

V CH

PRECIPITAZIONEBARI

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

ore

mm

/h

CASAMASSIMA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

ore

mm

/h

ADELFIA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

ore

mm

/h

MERCADANTE

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

orem

m/h

SANTERAMO

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

ore

mm

/h

Il TLC (Tropical Like Cyclones) del 22-23 ottobre 2005

http://www.google.it/imgres?imgurl=http://4.bp.blogspot.com/_XOEvQNWvPAw/SkYiE0E0MxI/AAAAAAAAERU/qrcqAOkl0EI/s200/nuvola_pioggia-785648.gif&imgrefurl=http://nerobiancorossi98.blogspot.com/2009_06_01_archive.html&usg=__wGJF3IVbq3IHD4R9nFnr16Q6KgE=&h=158&w=188&sz=4&hl=it&start=4&zoom=1&um=1&itbs=1&tbnid=BCT-uYXkAOB-mM:&tbnh=86&tbnw=102&prev=/images%3Fq%3Dpioggia%2Bnuvola%26um%3D1%26hl%3Dit%26sa%3DN%26rls%3Dcom.microsoft:it:IE-SearchBox%26rlz%3D1I7GGLL_it%26ndsp%3D21%26tbs%3Disch:1

CONVOLUZIONE

Vh

Vc

Channelhead

vc [m/s] vh [m/s] CXIDRO CXWIUH QMAX TMAX TC

mean var mean var [h] [h] [mc/s] [h] [h]

A = 1 kmq 1.5 no 0.05 no 34.80 9.76 303.11 33 25.39

A = 1 kmq 1.5 no 0.04 no 35.76 10.78 265.68 33 30.24

A = 1 kmq 1.5 no 0.03 no 37.35 12.48 221.91 33 38.34

A = 1 kmq 1 no 0.03 no 40.72 15.34 204.18 37 41.33

A = 1 kmq 2 no 0.03 no 35.67 11.07 227.52 32 36.85

A = 1 kmq 1.5 f(A^0.5) 0.03 no 33.62 9.56 223.97 29 37.59

A = 1 kmq 1.5 f(A^0.5) 0.03 f(S^0.5) 36.02 12.30 197.34 29 67.43

A = 2 kmq 1.5 no 0.03 no 39.82 15.51 173.63 33 53.65

A = 0.5 kmq 1.5 no 0.03 no 35.39 10.50 282.44 33 34.0479

A

PENDENZA DIREZIONALE

pendenza direzionale (alpha) = arctan [(dz/dx) * sin(alpha) + (dz/dy) * cos(alpha)]

dz/dx = [ Elev(i, j + n) - Elev(i, j - n) ] / 2*n*cell_size

dz/dy = [ Elev(i - n, j) - Elev(i + n, j) ] / 2*n*cell_size

0.0000

0.0050

0.0100

0.0150

0.0200

0.0250

0 50 100 150 200 250

fattore di smoothing

pend

enza

[m/m

] n

CHANNEL HEAD

y = 0.5369x-0.2459

y = 0.0269x-0.0294

1000 <AS2< 100000 (Montgomery e Foufoula-Georgiu,1993)

AS2 >10000

Discontinuità reticolo

CHANNEL HEAD

2 4 4 4

1 4 4 4

1 1 4 8

64 1 2 16

Tool per eliminazione discontinuità

VELOCITA’ DI TRASFERIMENTO CANALE

VELOCITA’ DI TRASFERIMENTO CANALE

y = 0.2034x0.1588

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.00E+00 5.00E+07 1.00E+08 1.50E+08 2.00E+08 2.50E+08 3.00E+08 3.50E+08 4.00E+08

A media [mq]

R

y = 0.3458x0.1059

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

0.00E+00 5.00E+07 1.00E+08 1.50E+08 2.00E+08 2.50E+08 3.00E+08 3.50E+08 4.00E+08

A media [mq]

f(A

)

AfS

nvR

3/2

TMAX

[h]

trattot

[s]L

[m]

V[m/

s]

S[m/

m]

n f(A)

A media

[m2]

R[m

]

displuvio - channel

head 4000 0.008 128047

0

1.5channel head -

cassano 5400 14411 2.69 0.013

0.086

2.005

22423600

2.84

3.5 cassano - bitritto 7200 27851 3.87 0.016

0.089

2.713

83654800

4.47

4.5bitritto -

confluenza 3600 5274 1.46 0.013

0.057

0.727

10711200

00.6

2

2channel head -

acquaviva 7200 16296 2.26 0.010

0.091

2.050

27606600

2.93

5 confluenza - foce 1800 8817 4.90 0.006

0.040

2.602

33500000

04.2

0

VELOCITA’ DI TRASFERIMENTO VERSANTE

4.05.02

8.0

)(

)(0913.0

SP

lnTC

McCuen e Spiess (1995) n

Sl

49.30

3.04.0

6.06.0

Si

lnKT UC

McCuen et al. (2002)

8.0

4.05.02

2.0

68.328 n

SPlvhill

EFFETTI AL SUOLO

Scattata il 2005/10/23 08:22:19

Scattata il 2005/10/23 09:43:08

Scattata il 2005/10/23 10:13:37

Scattata il 2005/10/23 11:14:50

Scattata il 2005/10/23 11:14:50 Scattata il 2005/10/23 17:43:33

Ore 9:30 – 10:00

CXIDRO

CXWIUH

QMAX TMAX TC VTOT

PICONE 31.1638

6.8328 365.8701

30 58.1154

9.0220e+006

BARONALE

31.5032 6.7465 59.8516

30 43.2844

1.5772e+006

BADESSA 31.2223 6.8209 293.3780

30 58.0552

6.9066e+006

CASSANO 28.9028 4.9748 185.0173

27 55.1543

4.0105e+006

BITRITTO 30.9409 6.6847 288.3026

30 57.7735

6.9001e+006

TORRECIMA

31.7059 5.7854 7.1058 29 47.2601

2.6314e+005

ACQUAVIVA

28.9135 4.5647 50.5778

27 27.8148

1.2126e+006

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

tiranti osservati [m]

tira

nti

sim

ula

ti [

m]

TC=CX(WIUH)*1.67

IETOGRAMMA SINTETICO RETTANGOLARE T200

1.5632e+007355.17CHICAGO

1.2256e+007271.69CPP

1.2378e+007348.13TRIANGOLARE

1.2347e+007330.00RETTANGOLARE

VTOTQMAXT200

IETOGRAMMA SINTETICO TRAINGOLARE T200

1.5632e+007355.17CHICAGO

1.2256e+007271.69CPP



VTOTQMAXT200

IETOGRAMMA SINTETICO CPP T200

1.5632e+007355.17CHICAGO

1.2256e+007271.69CPP



VTOTQMAXT200

IETOGRAMMA SINTETICO CHICAGO T200

1.5632e+007355.17CHICAGO

1.2256e+007271.69CPP



VTOTQMAXT200

accuratezzaaccuratezza

Forzante geometrica: TOPOGRAFIA

Forzante idrologica: PORTATA

Forzante idraulica: SCABREZZA

Pericolosità legata a frequenza eventofrequenza evento + entità tiranti e velocitàtiranti e velocitàvalutando

DETERMINAZIONE PERICOLOSITA’ IDRAULICA

PAI ATTUALE

TPericolosità di Inondazione

30

200

500

AP - Alta

MP - Media

BP - Bassa

DIAGRAMMA VULNERABILITA'

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.50.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0 1 2 3 4 5 6 7 8

v [m/ s]

h [m

]

spinta 1250

spinta 1500

spinta 2500

spinta 5000

spinta 500

spinta 1000


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.50.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0 1 2 3 4 5 6 7 8

v [m/ s]

h [m

]

spinta 500

spinta 1000

spinta 1250

spinta 1500

spinta 2500

spinta 5000

AP

BP

T

30

200

500

AP

MP

BP

PR

Talta bassa

30

200

500

AP MP

MP BP

BP

INFLUENZA SCABREZZA

BP

edn=(29.268.*(Q(i,j))^(-0.2552)).*(D(i,j))./100evn=(6.4736.*log(Q(i,j))+14.129).*(D(i,j))./100

UPSCALING 5mNearest Bilinear Cubic Neigh5 Neigh3

min -28.8209 -20.4627 -20.5050 -18.9268 -15.2857

Max 49.5916 39.8103 39.8788 25.7590 17.53785

Mean -0.0453 -0.04477 -0.0447 -4.1476e-005 -1.6109e-005

Std_dev 0.6336 0.5560 0.5712 0.5483 0.3628

QUANTIFICAZIONE DIFFERENZA TRA DATASET

INFLUENZA RISOLUZIONE TOPOGRAFICA CELLSIZE

10m 25m5m 50m 100mupscaling

434

434

435

435

436

436

437

437

438

438

439

439

0 20 40 60 80 100 120

DTM 8m CTR LIDAR DTM 20m CTR DTM 50m CTR

appiattimento della sezione

Y=0.2X-0.4

Y=0.5X-1

Tirante aumenta per d < 2m diminuisce per d > 2m Velocità aumenta per v < 1.5

m/s diminuisce per d > 1.5 m/s

y = 0.6185x - 0.9912

y = 0.2451x - 0.3718

y = 0.0761x - 0.1421

-1.50E+00

0.00E+00

1.50E+00

0.00E+00 5.00E-01 1.00E+00 1.50E+00 2.00E+00 2.50E+00 3.00E+00 3.50E+00 4.00E+00

h [m]

dh

[m

]D5-D10 D5-D25 D5-D50 Lineare (D5-D50) Lineare (D5-D25) Lineare (D5-D10)

y = 0.6472x - 1.2531

y = 0.5705x - 1.1782

y = 0.1786x - 0.347

-4.00E+00

-3.00E+00

-2.00E+00

-1.00E+00

0.00E+00

1.00E+00

2.00E+00

3.00E+00

4.00E+00

0.00E+00 1.00E+00 2.00E+00 3.00E+00 4.00E+00 5.00E+00 6.00E+00

v [m/s]

dv

[m/s

]

v10 V25 V50 Lineare (V50) Lineare (V25) Lineare (v10)

h(i-1,j-1)

PR(i-1,j-1)

h(i-1,j)

PR(i-1,j)

h(i-1,j+1)

PR(i-1,j+1)

h(i,j-1)

PR(i,j-1)

h(i,j)

PR(i,j)

h(i,j+1)

PR(i,j+1)

h(i+1,j-1)

PR(i+1,j-1)

h(i+1,j)

PR(i+1,j)

h(i+1,j+1)

PR(i+1,j+1)

if

jiji

dirji

hdirji

PRPR

PRPR

ehh

,,

8:1,

8:1,

else end

h2

h1

hehh 12

if

jiji

dirji

hdirji

PRPR

PRPR

ehh

,,

8:1,

8:1,

else end


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0 1 2 3 4 5 6 7 8

v [m/ s]

h [m

]

spinta 1250

spinta 1500

spinta 2500

spinta 5000

spinta 500

spinta 1000

AP

BP


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.50.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0 1 2 3 4 5 6 7 8

v [m/ s]

h [m

]

spinta 1250

spinta 1500

spinta 2500

spinta 5000

spinta 500

spinta 1000


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.50.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0 1 2 3 4 5 6 7 8

v [m/ s]

h [m

]

spinta 500

spinta 1000

spinta 1250

spinta 1500

spinta 2500

spinta 5000

AP

BP

Grazie per l’attenzione

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Engineering

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