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

QQ

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