ASSESSING DESIGN FLOOD IN URBAN AREA USING A DISTRIBUTED HYDROLOGICAL MODEL

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1 XXXIII Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche Brescia 5 settembre 22 ASSESSING DESIGN FLOOD IN URBAN AREA USING A DISTRIBUTED HYDROLOGICAL MODEL Ravazzani G. (), Mancini M. (), Gianoli P. (), Meucci S. (2), Ghilardi M. () () (2)

2 Motivazioni e Obiettivi In bacini non strumentati o con serie di misure di portata non sufficientemente lunghe è possibile ricorrere a metodi regionali o indiretti per la stima della portata di progetto per la pratica ingegneristica Inoltre, in bacini densamente urbanizzati, l intervento antropico può modificare il corso d acua tanto da incidere pesantemente sulla misura di portata che risulta limitata dalle sezioni insufficienti di monte. La presentazione mostra una applicazione di un modello idrologico distribuito per la valutazione della portata e degli idrogrammi di progetto di un piccolo bacino idrografico con copertura eterogenea e densamente urbanizzato 2

3 Caso Studio Area: 94 km 2 Quota media: 455 m Fiume Olona pioggia: 23-2 affidabili dal 29 portata: 22-2 Portata ammissibile: 5 m 3 /s 3

4 La diga di Ponte Gurone Area: 94 km 2 The Ponte Gurone Dam for Flood reduction (.5 Mmc) Quota media: 455 m 4

5 Metodo regionale The index flood method T x T index T-year uantile of flood flows index flood T-year uantile of normalized flood flows in the region, growth factor Bocchiola, D., De Michele, C., and Rosso, R., (23). Review of recent advances in index flood estimation. Hydrol. Earth Syst. Sc., 7(3),

6 6 Metodo regionale The index flood method Annual Flow Series AFS ' ' ' ˆ n i i AFS index n Partial Duration Series PDS " " " ˆ n i i PDS n PDS k index k k ˆ + Λ + α ε [ ] [ ] m index index A A S S 2 2 Traslazione di stime dirette

7 Metodo regionale The index flood method Partial Duration Series PDS ˆ PDS n" n" i i-2 " i i- index k α Λ ε + k + k i i+ ˆ PDS t Anno (j-)-esimo Anno (j)-esimo Anno (j+)-esimo Portata soglia: 4 m 3 /s 4 eventi in 8 anni Portata indice: 6 m 3 /s 7

8 Il modello idrologico distribuito FEST Soil Type Land Use Precipitation DEM FEST: Flash flood Event based Spatially distributed rainfall runoff Transformation Curve Number Maximum Soil Potential Retention Initial condition Spatial Interpolation Surface runoff Least cost algorithm Flow Paths Hillslope and Channel Network Definition Reservoir routing Distributed Overland and Stream Flow Routing Outflow Hydrograph Montaldo, N., Ravazzani, G., Mancini, M. (27), On the prediction of the Toce alpine basin floods with distributed hydrologic models. Hydrol. Processes 2,

9 Calibrazione del modello FEST Discharge (m 3 /s) Discharge (m 3 /s) /26/29 4/27/29 4/28/29 4/29/29 4/3/ Simulated discharge Observed discharge Precipitation 2 6/6/29 6/7/29 6/8/ Precipitation (mm/h) Precipitation (mm/h) 9

10 Calibrazione del modello FEST Discharge (m 3 /s) Discharge (m 3 /s) /28/29 3/29/29 3/3/29 3/3/ /4/29 7/5/29 7/6/29 7/7/ Precipitation (mm/h) Precipitation (mm/h)

11 Metodo indiretto 6 Discharge (m 3 /s) simulated hydrograph PMPDF precipitation design hyetograph Precipitation (mm/5-min) Duration (hours)

12 Metodo indiretto 6 6 Discharge (m 3 /s) 4 2 R years R years R 5 years Max years Max years Max 5 years Rainfall Duration (hours) Discharge (m3/s) 4 2 R years R years R 5 years Time (hours) 2

13 Risultati a confronto AMC 3 indirect method Specific Discharge, (m3 s- km-2) Ol-2 Ol- Ol-3 Ol-4 Ol-5 Ol-6 Ol-7 direct method A -.4 R A -.2 R Area, A (km2) Differenza media: 9% 3

14 Risultati a confronto Specific Discharge, (m 3 s - km -2 ) AMC 2 indirect method direct method Ol- Ol-4 Ol-2 Ol A -.6 Ol-3 Ol-5 R Ol A -.2 R Area, A (km 2 ) Differenza media: 39% 4

15 Conclusioni L uso di misure dirette per la valutazione della portata di progetto può comportare una sottostima ualora le misure risultassero limitate da insufficienze idrauliche di monte causate dallo sviluppo dell urbanizzazione La metodologia indiretta, non tenendo conto dell artificializzazione del reticolo idrografico, permette la valutazione delle portate di progetto idrologiche, più adatte nell ottica di una progettazione e pianificazione integrata a scala di bacino. La modellistica distribuita permette di tenere conto della variabilità spaziale dell uso del suolo e uindi delle caratteristiche di assorbimento del terreno adatto uindi a bacini idrografici fortemente eterogenei anche se di medio-piccole dimensioni 5

16 GRAZIE PER L ATTENZIONE Risultati tratti dall articolo in fase di revisione su Journal of Hydrologic Engineering ASCE Ravazzani, G., Mancini, M., Gianoli, P., Meucci, S. Indirect estimation of design flood in urbanized river basins using a distributed hydrological model 6