La modellazione idrologica in continuo della trasformazione afflussi-deflussi distribuita e con base fisica è proposta come strumento di simulazione da utilizzare in sede di verifica, previsione e prevenzione dei pericoli connessi agli eventi idrogeologici estremi. Viene presentato un approccio intermedio tra quello concettuale e quello fisicamente basato, studiato per bacini naturali costituiti da uno strato di suolo vegetale filtrante giacente su un letto impermeabile. Le equazioni di continuità e del moto sono integrate alle differenze finite sulla griglia ortogonale del DEM, con uno schema monodimensionale per il moto cinematico in superficie e uno schema bidimensionale per il moto di filtrazione di Darcy nel suolo. Le dimensioni del passo temporale e della cella di integrazione sono sufficientemente grandi da non richiedere la descrizione dettagliata delle eterogeneità in tale ambito. Il modello rappresenta soltanto le componenti principali del processo idrologico, quali la propagazione del flusso incanalato e del flusso sottosuperficiale e le perdite per evapotraspirazione, che interagiscono secondo semplici leggi di tipo concettuale. La produzione del deflusso superficiale avviene unicamente attraverso il processo di exfiltrazione, quando i volumi del deflusso sottosu¬perficiale sono in eccesso rispetto alla massima capacità di drenaggio del suolo. Dai confronti con le osservazioni è risultato necessario aggiungere nel modello uno strato superficiale caratterizzato da una macroporosità e una elevata permeabilità, in grado di simulare le sostenute curve di recessione degli idrogrammi registrati. Dalle approssima¬zioni effettuate consegue la necessità di introdurre delle ipotesi di tipo concettuale, ma rimane comunque il grande vantaggio di avere pochi parametri che possiedono un loro significato fisico: la porosità effettiva e la permeabilità del suolo, il volume delle intercettazioni, l’evapotraspirazione e la scabrezza del terreno. E’ mostrata un’applicazione che evidenzia la procedura di parametrizzazione del modello, l’ottimo livello di restituzione delle serie continue dei deflussi simulati, sia nel lungo periodo che per i singoli eventi di piena, e la differenza nella risposta idrologica determinata da un cambiamento di uso del suolo in una porzione di un bacino idrografico di 123 km2 di cui si possiede la serie storica pluridecennale delle precipitazioni e dei deflussi.

Metodologie di ottimizzazione della risposta idrologica nella pianificazione territoriale / GREPPI M; NIEDDA M.. - (1996), pp. 263-274. ((Intervento presentato al convegno Convegno scientifico in occasione del trentennale dell’alluvione di Firenze tenutosi a Firenze nel 15 novembre 1996.

Metodologie di ottimizzazione della risposta idrologica nella pianificazione territoriale

NIEDDA, Marcello
1996

Abstract

La modellazione idrologica in continuo della trasformazione afflussi-deflussi distribuita e con base fisica è proposta come strumento di simulazione da utilizzare in sede di verifica, previsione e prevenzione dei pericoli connessi agli eventi idrogeologici estremi. Viene presentato un approccio intermedio tra quello concettuale e quello fisicamente basato, studiato per bacini naturali costituiti da uno strato di suolo vegetale filtrante giacente su un letto impermeabile. Le equazioni di continuità e del moto sono integrate alle differenze finite sulla griglia ortogonale del DEM, con uno schema monodimensionale per il moto cinematico in superficie e uno schema bidimensionale per il moto di filtrazione di Darcy nel suolo. Le dimensioni del passo temporale e della cella di integrazione sono sufficientemente grandi da non richiedere la descrizione dettagliata delle eterogeneità in tale ambito. Il modello rappresenta soltanto le componenti principali del processo idrologico, quali la propagazione del flusso incanalato e del flusso sottosuperficiale e le perdite per evapotraspirazione, che interagiscono secondo semplici leggi di tipo concettuale. La produzione del deflusso superficiale avviene unicamente attraverso il processo di exfiltrazione, quando i volumi del deflusso sottosu¬perficiale sono in eccesso rispetto alla massima capacità di drenaggio del suolo. Dai confronti con le osservazioni è risultato necessario aggiungere nel modello uno strato superficiale caratterizzato da una macroporosità e una elevata permeabilità, in grado di simulare le sostenute curve di recessione degli idrogrammi registrati. Dalle approssima¬zioni effettuate consegue la necessità di introdurre delle ipotesi di tipo concettuale, ma rimane comunque il grande vantaggio di avere pochi parametri che possiedono un loro significato fisico: la porosità effettiva e la permeabilità del suolo, il volume delle intercettazioni, l’evapotraspirazione e la scabrezza del terreno. E’ mostrata un’applicazione che evidenzia la procedura di parametrizzazione del modello, l’ottimo livello di restituzione delle serie continue dei deflussi simulati, sia nel lungo periodo che per i singoli eventi di piena, e la differenza nella risposta idrologica determinata da un cambiamento di uso del suolo in una porzione di un bacino idrografico di 123 km2 di cui si possiede la serie storica pluridecennale delle precipitazioni e dei deflussi.
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