Toscana: MOBIDIC. Il contesto: necessità di tempo di preavviso > 24 h. Fabio CASTELLI. Universit à degli Studi. Seminario

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1 Il Il modello modello idrologico idrologico distribuito distribuito per per la la Toscana: Toscana: MOBIDIC MOBIDIC Fabio Fabio CASTELLI CASTELLI Universit à degli Universit à degli Studi Studi di di Firenze Firenze Seminario Seminario RISCHIO RISCHIO ALLUVIONI ALLUVIONI IN IN TOSCANA: TOSCANA: PRECIPITAZIONI PRECIPITAZIONI ED ED EFFETTI EFFETTI AL AL SUOLO SUOLO Firenze, Firenze, aprile aprile Il contesto: necessità di tempo di preavviso > 24 h

2 Il contesto: tempo di preavviso e tempo di risposta* del bacino *ritardo pioggia-portata Portata Pioggia

3 Monitoraggio Previsione Portata Livello idrometrico Pioggia Previsione quantitativa di precipitazione Il contesto: necessità di previsione contestuale sull intero reticolo idrografico regionale

4 Il contesto: sensitività alla saturazione del suolo Il contesto: sensitività alla saturazione del suolo Event Rainfall Accumulation [mm] Late summer event (September 16-18, 2006) Winter event (February 10-12, 2014) Maximum discharge [m3/s] 87 Subbiano Nave di Rosano Belvedere 132

5 Vegetazione Suolo a prevalente comportamento capillare Radiazione Suzione Evapo - traspirazione Assorbimento Calore sens. Percolazione Infiltrazione Precipitazione Deflusso ipodermico Deflusso di base Volume superficiale Suolo a prevalente comportamento gravitazionale Acquifero Deflusso superficiale Evapotraspirazione MOBIDIC MO dello Bilancio I drologico DI stribuito e Continuo Vegetazione Suolo a prevalente comportamento capillare Radiazione Calore sens. Suzione Assorbimento Infiltrazione Percolazione Precipitazione Volume superficiale Suolo a prevalente comportamento gravitazionale Acquifero Deflusso superficiale Deflusso ipodermico Deflusso di base SVAT hydrology: Coupled mass and energy balance with heat diffusion into the soil Fully distributed: input, parameters AND RESULTS Hydraulics : MusKun flood routing; multilayer 2D aquifers; explicit groundwater-channel exchanges

6 Mappa di saturazione del suolo da MOBIDIC alle 00:00 del 10/02/14 Previsione di piena da MOBIDIC efettuata alle 00: 00 del 10 febbraio Picco di piena registrato a FI- Uffizi alle 4:45 del 11 feb Piogge previste il 9 feb Piogge misurate il 10 feb

7 Ri-calibrazione con i nuovi dati sul suolo Ombrone PT a Poggio a Caiano 280 Poggio a Caiano Agosto! Q max Mobidic [m 3 /s] Cal Avg I.C. Val Avg I.C. Cal Opt I. C. Val Opt I. C Q max Dati [m 3 /s] Condizioni iniziali medie Condizioni iniziali ottimali RMSE (m 3 /s) BIAS (m 3 /s) R 2 Cal Val Cal&Val Cal Val Cal&Val

8 Assimilazione di dati di portata Propagazione verso monte delle correzioni sulle sezioni con scala di deflusso: Kernel spaziale asimmetrico lungo rete (e riflesso sui versanti)

9 Evento 10/ Simulazione ore 06:00 del Evento 10/ Simulazione ore 06:00 del 10-02

10 Evento 10/ Simulazione ore 18:00 del Altre applicazioni di MOBIDIC: Portate di progetto Mappe parametri LSPP per assegnati Tr Calcolo idrogrammi per tutte le durate di piggia e tempi di ritorno. Selezione delle durate critiche per portate e volumi* per ciascun ramo del reticolo

11 Altre applicazioni di MOBIDIC: Portate di progetto Altre applicazioni di MOBIDIC: Bilanci idrici e cambiamenti climatici bilancio dei bacini idrografici e dell'acquifero del Monte Amiata

12 interazioni fra acquifero vulcanico, idrologia superficiale e variabilità delle precipitazioni liquide e solide Mappa della fusione cumulata della neve sull areale dell acquifero [mm/anno] Confronto modello -satellite Attuale

13 MoBIDIC Modello di Bilancio Idrologico DI stribuito e Continuo Campo, L., Caparrini, F. and Castelli, F. (2006). Use of multi - platform, multi-temporal, remote sensing data for calibration of a distributed hydrological model: an application in the Arno basin, Italy. Hydrological Processes 20, Castelli, F., Caparrini, F. and Castellani, L. (2006). Flood frequency mapping through distributed modeling and precipitation patterns modulation. In: XXX Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Roma, Settembre 2006, pp. 1-11, ISBN: Castelli, F., Menduni, G. and Mazzanti, B. (2009). A distributed package for sustainable water management: A case s tudy in the Arno basin. In: H. J. Liebscher, R. Clarke, J. Rodda, G. Schultz, A. Schumann, L. Ubertini, G. Young. The Role of Hydrology in Water Resources Management, pp Ercolani, G. and Castelli, F. (2010). Un modello distribuito per lo studio integrato dei bilanci idric i e del trasporto di inquinanti a scala di bacino. XXXII Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Palermo, Settembre 2010, pp Castelli, F., Caparrini, F. and Ercolani, G. (2012). Sensitivity to climate change of snowmelt recharge in a mediterr anean volcanic aquifer. EGU General Assembly 2012, Vienna, Austria., p Yang, J., Castelli, F. and Chen, Y. (2014). Multiobjective sensi tivity analysis and optimization of a distributed hydrologic model MOBIDIC. Hydrology and Earth System Sciences, 18, Yang, J., Entekhabi D., Castelli, F. and Chua, L. (2014). Hydrol ogic response of a tropical watershed to urbanization. Journal of Hydrology, 517, Castillo, A., Castelli, F. and Entekhabi, D. (2015). Gravitation al and capillary soil moisture dynamics for hillslope -resolving models. Hydrology and Earth System Sciences, 19, Castillo, A., Castelli, F. and Entekhabi, D. (2015). An Entropy -Based Measure of Hydrologic Complexity and Its Applications. Water Resources Research, in press.