ONDA DI PIENA DI PROGETTO IN PICCOLI BACINI NON

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1 ONDA DI PIENA DI PROGETTO IN PICCOLI BACINI NON STRUMENTATI: ABBIAMO ANCORA BISOGNO DELLA FORMULA RAZIONALE? Salvatore Grimaldi Dipartimento per la Innovazione nei sistemi Biologici, Agroalimentari e Forestali (DIBAF), Università degli Studi della Tuscia, University of Tuscia, Via San Camillo De Lellis snc, Viterbo, Italy. salvatore.grimaldi@unitus.it Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Polytechnic School of Engineering, New York University, Six MetroTech Center, Brooklyn, NY Ricerca svolta in collaborazione con l Ing. Rodolfo Piscopia e il prof. Andrea Petroselli (Tuscia)

2 Giornata di Studio CONTESTO APPLICATIVO STIMA DELL ONDA DI PIENA DI PROGETTO IN PICCOLI BACINI NON STRUMENTATI PICCOLO BACINO NON STRUMENTATO: - BACINO DEL RETICOLO MINORE, DI DIMENSIONE DA 0 A 500KM2 - NON SONO DISPONIBILI MISURE DI PORTATA - SONO DISPONIBILI PLUVIOMETRI, DEM E USO DEL SUOLO

3 PROCEDURA SINO AD OGGI APPLICATA PER LA STIMA DELL ONDA DI PROGETTO IN PICCOLI BACINI NON STRUMENTATI IDF curves

4 FORMULA RAZIONALE Pro Mulvaney, T.J., Kuichling, 1889; Chow et al., 1988; Dhakal et al., 2013a, 2013b - facile da applicare...in pratica solo con carta e penna. - dati di input facili da reperire: Intensity-Duration-Frequency (IDF) curves, tempo di corrivazione (Tc), e coefficiente di deflusso. - la formula non è totalemente empirica e il concetto di precipitazione critica è facile da comprendere ed è convincente. Principali Contro - coefficiente di deflusso (Young et al., 2009). I valori presenti nelle tabelle originali (ASCE-WPCF, 1969; Young et al., 2009; Dhakal et al., 2012) non sono stati desunti tramite calibrazione sperimentale ma fissati previa consultazione tra esperti. - La caratterizzazione del tipo e uso di solo è limitata a poche classi. - Per ogni classe è associato un range di valori (es. per Residential (suburban) C può assumere un valore tra ). - Forte dipendenza con il tempo di corrivazione. SOGGETTIVITA Limiti comuni durata critica, ipotesi di sistema lineare, omogeneità spaziale delle precipitazioni e approccio concentrato

5 Procedura proposta EBA4SUB - Event-Based Approach for Small and Ungauged Basins - Stessi input necessari per l applicazione della formula razionale; - L unica differenza è la necessità di un modello digitale del terreno e di un suo pre-processamento. VANTAGGI ATTESI -Riduzione della SOGGETTIVITA ; -Non fornisce solo il picco ma l intera onda di progetto.

6 Primo Step: Ietogramma di progetto Ietogramma Chicago i(t,t ) = a(t ) n(t ) i(t,t ) = a(t ) n(t ) # % $ t r t & ( ' r C # t t r % $ 1 r C & ( ' n -1 n -1 for t t r for t t r Il principale vantaggio è che l intesità massima è insensibile al tempo di corrivazione Il limite è che tende a sovrastimare il picco (ma può essere un vantaggio)

7 Secondo Step: Stima dello ietogramma netto metodo CN4GA - Curve Number for Green Ampt Metodo SCS-CN applicato per stimare la precipitazione netta totale e le perdite iniziali + Equazione GAML (Green Ampt) Fissati Δθ & ΔH il valore di Ks è quantificato in modo tale che il totale di pioggia netta sia uguale a quella stimata con il metodo SCS- CN. Il ponding time è fissato pari al tempo in cui si esauriscono le perdite iniziali.

8 Perchè il metodo CN4GA? Perchè l SCS-CN non può essere applicato a scale di aggregazioni sub-giornaliere

9 Terzo Step: Trasformazione Afflussi-Deflussi - funzione di densità di probabilità dei tempi di corrivazione; - Vh e Vc sono le velolità di deflusso nel versante e nel canale; - Vh è stimato cella-cella, con una formula empirica dipendente da uso del suolo e pendenze; La velocità Vc è lasciata costante e stimata imponendo il Tc o Tlag. Nel primo caso si sceglie qual valore di velocità per cui il tempo di base dell IUH sia pari a Tc Nel secondo caso si sceglie quel valore di velocità per cui il centro di massa dell IUH sia pari a Tlag. TLAG TC

10 Giornata di Studio CASO DI STUDIO 1

11 CASO DI STUDIO 1 - Analisi di sensitività rispetto al Tc, C e CN Tr= 5 anni Formula Razionale EBA4SUB Minore sensibilità rispetto al tempo di corrivazione Tc Per il bacino selezionato, per cui il valore di Tc =16 ore e C=0.25, se variamo i tempi di corrivazione, 8 ore e 24 ore, e stimiamo le portate di picco si ottiene 292 m 3 /s (+60%) and 138 m 3 /s (-24%). Analogamente usando CN=70 il range dei valori estremi è 368 m 3 /s (+16%) and 287 m 3 /s (-10%). Soggettività L ingegnerie potrebbe essere libero di di scegliere un valore di C nel range , il che significa che può scegliere una portata di progetto nel range 109 m 3 /s to 255 m 3 /s.

12 Giornata di Studio CASO DI STUDIO 2 - Bacino del Rigo (a) DEM e re*colo idrografico, (b) codice uso del suolo CORINE, (c) velocità delle celle versante (m/s) e (d) WFIUH.

13 Stima delle portate di picco al variare del tempo di ritorno e di alcuni parametri del modello EBA4SUB. Confronto con la formula razionale.

14 Conclusioni La formula razionale è un approccio semplice che, suppur datato, può essere utile per una valutazione speditiva della portata al colmo; Il limite più grande è la soggettività nella sua applicazione; Si può strutturare un approccio event-based usando gli stessi input della formula razionale; L approccio EBa4SUB è meno sensibile al Tempo di corrivazione; L approccio EBa4SUB è meno soggettivo della formula razionale.

15 Giornata di Studio EBA4SUB software package Sviluppatore del Software: Ing. Rodolfo Piscopia, libero professionista. Sviluppo procedura: Prof. Ing. Salvatore Grimaldi, Università degli Studi della Tuscia, Viterbo; Prof. Ing. Andrea Petroselli, Università degli Studi della Tuscia, Viterbo; Hanno collaborato: Prof. Ing. Fernando Nardi, Università per gli Stranieri di Perugia Prof. Ing. Nunzio Romano, Università degli Studi di Napoli Federico II, Napoli.

16 GRAZIE