- 1. PROVINCIA AUTONOMA DI TRENTO Servizo Bacini Montani Analisi
idrologica in JGrass:Peakflow TRENTO,DATA LEZIONE
2.
- preparazione dati ed esecuzione del modello Peakflow
SOMMARIO 3. Shalstab
- Nasce dallunione di un modello di stabilit dei pendii con un
modello idrologico semplificato per stimare l'altezza della falda
sospesa.
- Utilizza il modello del pendio infinito in quanto nelle frane
superficiali
- gli spessori di terreno coinvolti sono modesti,
- la superficie di scivolamento quasi-planare,
- l'eventuale falda sospesa scorre all'incirca parallela alla
superficie di scorrimento
- queste condizioni sono compatibili con le assunzioni fatte
usando il
4. Shalstab A/bArea contribuente per unit di lunghezza Rapporto
delle densit suolo-acqua Pendenza Angolo di attrito interno
TTrasmissivit 5. Shalstab Possiamo suddividere il territorio in 4
categorie:
- Zone incodizionatamente instabilise
2)Zone incodizionatamente stabilisetan 3)Zone stabilise4)Zone
instabilise 6. h.shalstab
- Implementa una versione del modello di Shalstab utilizzando un
modello idrologico semplificato ed il modello del pendio infinito
per valutare il coefficiente di stabilit.
- Le variabili considerate sono:
- area contribuente in un punto
- b lunghezza della curva di livello nel punto
- pendenza del terreno lungo le direzioni di drenaggio
- q precipitazione effettiva
7. h.shalstab 8. h.shalstab 9. h.shalstab 10. h.shalstab Valori
plausibili per i parametri del modello sono riportati in tabella.
11. IDROGEOMORFOLOGIA: PEAKFLOW
- un modello idrologico semidistribuito integrato in JGrass.
Lavora utilizzando come base l'approccio GIUH e calcola sia la
portata massima che la durata della precipitazione che massimizza
la portata.
- La teoria su cui si basa quella:
- idrogramma unitario istantaneo
- l'assunzione che gli ietogrammi di precipitazione hanno
intensit costante durante l'evento
- L'approccio all'idrogramma unitario istantaneo geomorfologico
GIUH viene affrontato utilizzando la funzione d'ampiezza.
12. PEAKFLOW: Descrizione del modello
- un modello idrologico semidistribuito:
- stato pensato per il calcolo delle precipitazioni massime
- considera la pioggia costante nell'intervallo di
simulazione
- calcola la durata di pioggia che massimizza la portata alla
chiusura
- calcola la portata massima per l'evento considerato
13. PEAKFLOW: Parametri necessari
-
-
- Parametri pluviometrici a e n
-
-
- Percentuale satura di bacino
-
-
- Rapporto tra velocit nei canali e nei versanti
14. PEAKFLOW: Schema di funzionamento Gradient TCA/Ab Topindex
Rete idrografica Aree sature Aree non sature Distanze riscalate
Funz. ampi sup Funz. ampi sub Peakflow Q_sub Q_sup Q_tot Analisi
piogge a, n 15.
-
- depittare il file delle elevazioni
-
- garantire un percorso di drenaggio auna particella posta in
qualsiasi punto della superficie
-
- estrarre i limiti del bacino
-
- stabilire la sezione di chiusura alla quale verr calcolata la
portata
PEAKFLOW: Operazioni preliminari 16.
-
- Esprime la tendenza di un pixel a saturarsi
-
- Aree con valori elevati di indice topografico si saturano prima
di aree a basso indice topografico
-
- Dipende solo dalla morfologia
-
- Discrimina i siti che danno deflusso superficiale da quelli che
danno solo contributo subsuperficiale
-
- proporzionale al rapporto tra area cumulata nel pixel e
pendenza
PEAKFLOW: Indice topografico 17. Calcolo dell'indice
topografico: h.topindex
-
- ritagliare sul bacino estratto le mappe
-
-
-
-
-
-
- il comando da usare nel map calculator
-
-
-
-
-
-
- mybasin_slope=if(mybasin,slope,null())
18. Calcolo dell'indice topografico: h.topindex
-
- La scelta di ritagliare le mappe sulla maschera del bacino
estratto non casuale.
-
- Le opzioni di lavoro sarebbero due:
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- rifare i calcoli delle grandezze principali sul DTM del bacino
estratto
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- ritagliare le mappe sulla maschera del bacino
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- La prima opzione prevede di ricalcolare la mappa delle
elevazioni depittata e le direzioni di drenaggio. Questo pu
comportare incompatibilit con il dato di partenza.
19. Calcolo dell'indice topografico: h.topindex 20. Calcolo
dell'indice topografico: h.topindex 21. Calcolo dell'indice
topografico: h.topindex 22. Calcolo dell'indice topografico:
h.topindex 23. Calcolo dell'indice topografico: h.topindex
-
- ci sono zone all'interno del bacino dove non definito l'indice
topografico
-
- queste zone sono quelle con pendenza pari a zero per cui il
rapporto area cumulata su pendenza tende ad infinito
-
- pixel con pendenza bassa hanno elevata propensione alla
saturazione a parit di area cumulata
-
-
-
-
-
-
- si assegna ai pixel con valore nullo di indice topografico il
valore massimo caratteristico della mappa
-
-
-
-
-
-
- if(mybasin ,if(isnull(mybasin_topindex ),17.8,mybasin_topindex
),null() )
24. Calcolo dell'indice topografico: h.topindex 25. Analisi dei
valori di una mappa: h.cb 26. Analisi dei valori di una mappa:
h.cb
-
- calcola l'istogramma dei valori di una mappa rispetto a quelli
contenuti in un'altra mappa
-
-
-
-
-
-
- i dati della prima mappa vengono raggruppati in un numero
prefissato di intervalli e viene calcolato il valore medio della
variabile indipendente in ciascun intervallo
-
-
-
-
-
-
- per ogni intervallo corrisponde un set di valori nella seconda
mappa dei quali viene calcolata la media e gli altri momenti
richiesti dall'utente
-
-
-
-
-
-
- l'output di questo programma un file e non una mappa
27. Analisi dei valori di una mappa: h.cb mappe sulle quali
effettuare i calcoli: pu anche essere la stessa mappa 28. Analisi
dei valori di una mappa: h.cb momenti da calcolare: media,
varianza, ... 29. Analisi dei valori di una mappa: h.cb numero di
intervalli in cui dividere il range di valori della prima mappa 30.
Analisi dei valori di una mappa: h.cb tipologia e percorso del file
di output 31. Analisi dei valori di una mappa: h.cb possibile
selezionare la visualizzazione dei dati in tabella o grafico 32.
Analisi dei valori di una mappa: h.cb 33. Analisi dei valori di una
mappa: h.cb si pu modificare il grafico e salvarlo come immagine
cliccando con il tasto destro del mouse sul grafico e selezionando
l'operazione da fare 34. Analisi dei valori di una mappa: h.cb
-
- Il file di output dih.cbcompleto contiene:
-
- numero di pixel della prima mappa contenuti
nell'intervallo
-
- valore medio dei valori della prima mappa per ogni
intervallo
-
- valore medio deivalori della seconda mappa per ogni
intervallo
-
- varianza dei valori della seconda mappa per ogni
intervallo
-
- momento di ordine superiore calcolato per i valori della
seconda mappa
35.
-
- Definizione della percentuale di saturazione del bacino
-
- zone sature in prossimit della rete
-
- massimo di saturazione: tutte le zone concave del bacino
-
- Si utilizza l'indice topografico per selezionare le zone
sature
-
- estrazione del valore di indice topografico a cui corrisponde
la percentuale di area satura fissata al punto precedente
Estrazione dell'area satura del bacino 36. Estrazione dell'area
satura del bacino
-
- Fissare la percentuale di saturazione del bacino
-
- Creare la curva di distribuzione di frequenza cumulata
dell'indice topografico
-
- Individuare il valore di indice topografico a cui corrisponde
tale percentuale di saturazione
-
- Estrarre la mappa corrispondente ai pixel saturi per il bacino
in esame
37. Percentuale di saturazione del bacino
-
- stato dimostrato che in generale sui bacini di medie/grandi
dimensioni l'area satura in occasione di un evento estremo di piena
si attesta sul 30-40% dell'intero bacino
-
- La percentuale aumenta se diminuiscono le dimensioni del
bacino
-
- Sarebbero utili misure di portata o di umidit del suolo per
tarare il modello
38.
-
-
- percentuale di saturazione del bacino 40%
-
-
- creare la curva di distribuzione di frequenza cumulata
dell'indice topografico partendo dal file estratto con h.cb
Estrazione dell'area satura del bacino 39.
-
-
- aprire il file creato da h.cb sulla mappa dell'indice
topografico in un foglio di calcolo
-
-
- calcolare la curva di frequenza cumulata dei pixel (indicativi
dell'area) in funzione del valore di indice topografico
Distribuzione di frequenza del topindex 40.
-
-
- aprire il file creato da h.cb sulla mappa dell'indice
topografico in un foglio di calcolo
-
-
- calcolare la curva di frequenza cumulata dei pixel (indicativi
dell'area) in funzione del valore di indice topografico
Distribuzione di frequenza del topindex 41.
-
-
- aprire il file creato da h.cb sulla mappa dell'indice
topografico in un foglio di calcolo
-
-
- calcolare la curva di frequenza cumulata dei pixel (indicativi
dell'area) in funzione del valore di indice topografico
Distribuzione di frequenza del topindex 42.
-
-
- percentuale di saturazione del bacino 40%
-
-
- creare la curva di distribuzione di frequenza cumulata
dell'indice topografico partendo dal file estratto con h.cb
-
-
- cercare il valore di indice topografico corrispondente alla
saturazione del 40%
Estrazione dell'area satura del bacino 43.
-
-
- per l'interpretazione del grafico si consideri che alti valori
di indice topografico significano alta propensione alla
saturazione
-
-
- una saturazione del 40% significa che il 60% dell'area del
bacino ha un valore di indice topografico inferiore
-
-
- i pixel con valore di indice topografico superiore a quello
corrispondente al 60% dell'area sono saturi (40%)
Distribuzione di frequenza del topindex 44.
-
-
- per l'interpretazione del grafico si consideri che alti valori
di indice topografico significano alta propensione alla
saturazione
-
-
- una saturazione del 40% significa che il 60% dell'area del
bacino ha un valore di indice topografico inferiore
-
-
- i pixel con valore di indice topografico superiore a quello
corrispondente al 60% dell'area sono saturi (40%)
Distribuzione di frequenza del topindex 45.
-
-
- per l'interpretazione del grafico si consideri che alti valori
di indice topografico significano alta propensione alla
saturazione
-
-
- una saturazione del 40% significa che il 60% dell'area del
bacino ha un valore di indice topografico inferiore
-
-
- i pixel con valore di indice topografico superiore a quello
corrispondente al 60% dell'area sono saturi (40%)
Distribuzione di frequenza del topindex Valore soglia di indice
topografico per la saturazione: 2.22 46. Definizione dell'area
satura del bacino
-
- Per definire spazialmente l'area satura occorre estrarre dal
bacino i pixel con indice topografico superiore al valore soglia
individuato nel grafico (2.22) usando lo strumento di calcolo su
mappe.
-
- mybasin_sat40=if(mybasin_topindex_corr>= 2.22 ,1
,null())
47. Definizione dell'area satura del bacino
-
- Per definire spazialmente l'area satura occorre estrarre dal
bacino i pixel con indice topografico superiore al valore soglia
individuato nel grafico (2.22) usando lo strumento di calcolo su
mappe.
-
- mybasin_sat40=if(mybasin_topindex_corr>= 2.22 ,1
,null())
48.
-
- Per definire spazialmente l'area satura occorre estrarre dal
bacino i pixel con indice topografico superiore al valore soglia
individuato nel grafico (2.22) usando lo strumento di calcolo su
mappe.
-
- mybasin_sat40=if(mybasin_topindex_corr>= 2.22 ,1
,null())
Definizione dell'area satura del bacino 49.
-
- La funzione d'ampiezza rappresenta la distribuzione delle
distanze dalla sezione di chiusura. Numericamente costituita
dalnumero di pixel posti a distanza uguale dalla sezione di
chiusura (misurata lungo le direzioni di drenaggio a partire dalla
sezione di chiusura).
-
- La funzione d'ampiezza riscalata tiene conto della diversa
velocit dell'acqua nella rete e nei versanti introducendorcome
rapporto tra la velocit nei canali e nei versanti.
Funzione d'ampiezza 50.
-
- Calcolo della distanza dalla sezione di chiusura
-
- h.D2O considerando velocit uniforme nei versanti e nella
rete
-
- h.rescaleddistance considerando velocit diverse nei versanti e
nella rete
-
- Calcolo della funzione d'ampiezza ridistribuendo i valori di
distanza dalla sezione di chiusura con h.cb.
Calcolo della Funzione d'ampiezza 51.
- A reasonable approximation is based on the fact that 2 main
velocities exist:
- one for the hillslopesc h .
- The distance from the outlet is:
x'is a rescaled distance from the exit rthe ratio between the
celerity in the channels and in the hillslopes RESCALED DISTANCE
52.
-
- Per calcolare la distanza dalla sezione di chiusura se abbiamo
ritagliato le mappe sul bacino estratto necessario usare il
comando
-
- per segnare l'uscita e velocizzare tutti gli algoritmi che si
riferiscono ad essa.
Calcolo della Funzione d'ampiezza 53. Esempio di Funzione
d'ampiezza 54. Esempio di Funzione d'ampiezza 55. Esempio di
Funzione d'ampiezza 56. Esempio di Funzione d'ampiezza 57. Esempio
di Funzione d'ampiezza 58. Funzione d'ampiezza in Peakflow
-
- In Peakflow vengono considerati separatamente il deflusso
superficiale e subsuperficiale.
-
- Si lavora nell'ipotesi di comportamento dunniano (saturazione
dal basso o per eccesso di saturazione) quindi il deflusso
superficiale si ha dove il suolo gi saturo.
-
- La porzione di bacino satura in equilibrio tra deflusso
superficiale e subsuperficiale, la porzione non satura del bacino
concorre solo alla formazione del deflusso subsuperficiale.
59.
-
-
- Riguarda solamente le zone sature del bacino
-
-
- Si utilizzano mappe delle distanze riscalate con valori
dirbassi (5 20)
-
-
- Si ritaglia la mappa delle distanze riscalate limitatamente ai
siti saturi (r.mapcalc)
-
-
- Si calcola la funzione d'ampiezza (h.cb)
Funzione d'ampiezza: zone sature 60.
-
-
- Riguarda solamente le zone non sature del bacino
-
-
- Si utilizzano mappe delle distanze riscalate con valori diralti
(50 200)
-
-
- Si ritaglia la mappa delle distanze riscalate per i siti non
saturi (r.mapcalc)
-
-
- Si calcola la funzione d'ampiezza (h.cb)
Funzione d'ampiezza: zone non sature 61.
Peakflow: Funzioni d'ampiezza riscalate 62.
Peakflow: Funzioni d'ampiezza riscalate 63. Peakflow: Teoria del
modello Tempo di pioggia critico: Tempo di picco: Portata di picco
64. Peakflow: Teoria del modello Intensit di precipitazione
costante Idrogramma Istantaneo Unitario Frazione di bacino
contribuente Funzione di ampiezza riscalata W(t) Curve di
possibilit pluviometrica 65. Peakflow: Come lavora il modello
Risposta idrologica di un bacino con una pioggia della durata pari
a 3 istanti t=0 t=1 t=3 t=2 t=4 t=8 t=7 t=6 t=5 tempo pixel 66.
Peakflow: Applicazione 67. FUNZIONE D'AMPIEZZA DEL DEFLUSSO
SUPERFICIALE Peakflow: Applicazione 68. FUNZIONE D'AMPIEZZA DEL
DEFLUSSO SUB -SUPERFICIALE Peakflow: Applicazione 69. COEFFICIENTI
DELLE CURVE DIPOSSIBILIT PLUVIOMETRICA Peakflow: Applicazione 70.
VELOCIT MEDIA NEI CANALI PARAMETRO DI DIFFUSIONE Peakflow:
Applicazione 71. INTERVALLO DI SCRITTURA DEI DATI NEL FILE DI
OUTPUT Peakflow: Applicazione 72. SCRITTURA DEL FILE DI OUTPUT
Peakflow: Applicazione 73. CREAZIONE DEL GRAFICO DI PORTATA
Peakflow: Applicazione 74. Peakflow: Applicazione 75. Peakflow:
Applicazione 76. Peakflow: Applicazione 77. Peakflow: Applicazione
78. Peakflow: Applicazione 79. Peakflow: Applicazione 80. GRAZIE
DELL'ATTENZIONE...