claps - laio - piene piemonte 2009
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Valutazione delle Piene di Progetto:
Sviluppi Recenti
PIERLUIGI CLAPSFRANCESCO LAIO
Politecnico di Torino
www.idrologia.polito.it/piene
Cosenza 10 Febbraio 2009Cosenza 10 Febbraio 2009
Elementi di novitàUso di dati non convenzionali
Assenza di discontinuità spaziale nell’applicazione(no Zone Omogenee)
Quantificazione dell’incertezza di stima
Valorizzazione dell’informazione locale, ove disponibile
Metodo indice Metodo indice
Il Il metodo della piena indicemetodo della piena indice ((DarlympleDarlymple, 1960) scompone , 1960) scompone la variabilità della piena di progetto in due fattori, la la variabilità della piena di progetto in due fattori, la piena indice e la curva di crescita:piena indice e la curva di crescita:
Q(T) = Q(T) = QQindiceindice·· K(T)K(T)
Qindice è una grandezza locale, caratteristica del sito preso in esame (media o mediana).K(T) è una funzione che misura l’incremento degli eventi estremi per i diversi periodi di ritorno rispetto al valore indice.
Precipitazioni estreme di breve durataPrecipitazioni estreme di breve durata
Portate massime annuali al colmoPortate massime annuali al colmo
Massimi annui della portata media giornalieraMassimi annui della portata media giornaliera
Valori estremi occasionali (dati storici isolati,Valori estremi occasionali (dati storici isolati,
rapporti di evento)rapporti di evento)
Dati idrologici: grandezzeDati idrologici: grandezze
Dati di pienaDati di piena
58 storiche (S.I.M.N)58 storiche (S.I.M.N)
13 Enel13 Enel
26 sbarramenti (sui 46 26 sbarramenti (sui 46 di interesse) di cui 10 di interesse) di cui 10 con misure al colmocon misure al colmo
Massimi annui delle portate Massimi annui delle portate al colmo di piena e delle al colmo di piena e delle portate medie giornaliere in portate medie giornaliere in 81 stazioni, di cui:81 stazioni, di cui:
Confronto con dati studi precedenti
Parametri Parametri geomorfoclimatici geomorfoclimatici consideraticonsiderati
44 parametri 44 parametri geomorfoclimaticigeomorfoclimatici::■■ morfologia (30): area, lunghezza morfologia (30): area, lunghezza asta principale, rapporti di Horton, asta principale, rapporti di Horton, pendenze, pendenze, coordcoord. punti caratteristici . punti caratteristici del bacino, etc.;del bacino, etc.;■■ suolo (7): indici di uso del suolo suolo (7): indici di uso del suolo ((CorineCorine), CN, permeabilità apparente), CN, permeabilità apparente;;■■ piovosità (7): a, n, afflusso medio piovosità (7): a, n, afflusso medio annuo, regimi pluviometrici.annuo, regimi pluviometrici.
y =y =
•• QQindiceindice
•• QQindiceindice / A/ A
•• ln (Qln (Qindiceindice))
•• ln (Qln (Qindiceindice / A)/ A)
con
Dove:
QQindice indice ==•• Q Q mediamedia
•• Q Q medianamediana
X =X =
•• parametri morfologici parametri morfologici
•• parametri climaticiparametri climatici
•• parametri pedologiciparametri pedologici
b b == coefficienti di regressione stimati coefficienti di regressione stimati con i metodi OLS e WLS (con con i metodi OLS e WLS (con w = )w = )jn
e e = residui della regressione= residui della regressione
Analisi Analisi multiregressivamultiregressivaStima di Stima di QQindiceindice
y = y = Xb Xb + e+ e
Area del bacinoArea del bacino DEM SRTM,NASA 2000 (area cella = 0.008 kmDEM SRTM,NASA 2000 (area cella = 0.008 km22))
Indici di uso del suoloIndici di uso del suolo raggruppamento classi raggruppamento classi CorineCorine. In particolare sono emersi: . In particolare sono emersi:
Parametri della C.P.P.Parametri della C.P.P. valori medi di bacino da mappe di variabilità spazialevalori medi di bacino da mappe di variabilità spaziale
Regimi pluviometriciRegimi pluviometrici ampiezze delle due sinusoidi dello sviluppo in serie di ampiezze delle due sinusoidi dello sviluppo in serie di FourierFourier
Analisi dei descrittori efficaci in bacini alpiniAnalisi dei descrittori efficaci in bacini alpini
caso caso y = y = ln ln (Q(Qindiceindice / A)/ A)
Relazione finale di stimaRelazione finale di stima
Qualità di adattamentoQualità di adattamento
Dati non convenzionali: portate estreme giornaliereDati non convenzionali: portate estreme giornaliere
Le Le massime portate medie massime portate medie giornaliere giornaliere QgQg sono spesso disponibili anche per sono spesso disponibili anche per sezioni prive di dati di portata al colmo di pienasezioni prive di dati di portata al colmo di piena
Si sono elaborate tecniche per la stima della piena indice e deiSi sono elaborate tecniche per la stima della piena indice e dei parametri della parametri della curva di crescita a partire da dati curva di crescita a partire da dati QgQg
Stima di Stima di QQindice indice dagli estremi giornalieridagli estremi giornalieri
µµgg = media = media del campione di dati massimi giornalieri.del campione di dati massimi giornalieri.
ccpp = coefficiente di punta (vedi = coefficiente di punta (vedi Ciaponi Ciaponi e e MoiselloMoisello, 1988);, 1988);
0.12 0.17 0.1924.0694P qgc H aσ −= ⋅ ⋅Δ ⋅
gPind cQ μ⋅=
Integrazione delle serie storiche con dati occasionaliIntegrazione delle serie storiche con dati occasionaliEventi occasionali:Eventi occasionali: eventi alluvionali sporadici di particolare rilevanza, non eventi alluvionali sporadici di particolare rilevanza, non registrati con sistematicità (es. registrati con sistematicità (es. SezSez.F S.I.M.N., Rapporti di Evento)..F S.I.M.N., Rapporti di Evento).
Si integrano nella serie individuando un Si integrano nella serie individuando un valore sogliavalore soglia pari al più piccolo dei pari al più piccolo dei valori occasionali considerati.valori occasionali considerati.
Q0Q0
ProbProb. di superamento (. di superamento (WeibullWeibull)) pi =i
n +1⇒ Ti =
n +1i
con con nn = = n n eqeq
nnsotto_sogliasotto_soglia dati al di sotto della soglia pesati sulla numerosità dati al di sotto della soglia pesati sulla numerosità nn della della serie storica riferita al periodo sistematico di misurazioneserie storica riferita al periodo sistematico di misurazionennsoprasopra_soglia_soglia dati al di sopra della soglia (dati occasionali) pesati sul dati al di sopra della soglia (dati occasionali) pesati sul “periodo equivalente di osservazione” “periodo equivalente di osservazione” nneqeq ossia la lunghezza ossia la lunghezza complessiva del lasso temporale coperto dalla serie storica intecomplessiva del lasso temporale coperto dalla serie storica integrata.grata.
Integrazione delle serie storiche con dati occasionaliIntegrazione delle serie storiche con dati occasionali
eq
n
ii
n
ii
ind n
Q
n
sogliasoprasogliasotto
∑∑== +=
__
11
Periodo di ritorno Periodo di ritorno TT dei dati occasionali:dei dati occasionali:
Stima regionale della curva di crescitaStima regionale della curva di crescita
Variabilità continua dei parametriVariabilità continua dei parametri
Parametri = L Parametri = L -- MomentiMomenti
Regressioni multiple su descrittori Regressioni multiple su descrittori geomorfoclimaticigeomorfoclimatici
Parametri Parametri geomorfoclimatici geomorfoclimatici di bacinodi bacino
Coefficiente a della c.p.p Morfologia
Quote Pendenze
Variabilità spaziale di LVariabilità spaziale di L--cvcv
norientvettlungh
LLDPHL mediacv12
351
10975.2__10304.1
10314.410392.810648.2−−
−−−
⋅+⋅+
+⋅−⋅−⋅=
Variabilità spaziale di LVariabilità spaziale di L--cacacvscscca LYXL 176 10190.710052.610144.1604.3 −−− ⋅+⋅−⋅−=
LL--Momenti (Momenti (LcvLcv, , LcaLca)) eefunzione K(T)funzione K(T)
( )caLsign212 −= αγ
( ) ( ) ( )212121 +ΓΓ+= αααπαβξσ cvL
( ) ( )cvL
ααβπμ
Γ+Γ=
− 2121
Diagramma per la scelta del metodo di stima del LDiagramma per la scelta del metodo di stima del L--cvcv
Studio della variabilità delle stimeStudio della variabilità delle stime => soglie di numerosità dei dati=> soglie di numerosità dei dati
Esempio di stima: Esempio di stima: Maira Maira a Sarettoa Saretto
Scelta della distribuzione di probabilitàScelta della distribuzione di probabilità
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