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L11a Il bacino imbrifero
Rodolfo Soncini Sessa
MODSSCopyright 2004 © Rodolfo Soncini Sessa.
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004 2
Mare Adriatico
Fucino
VILLA VOMANO
PIAGANINI
PROVVIDENZA
CAMPOTOSTO
MONTORIO (M)
SAN GIACOMO (SG)
Distretto irriguo(CBN)
S. LUCIA (SL)
PROVVIDENZA (P)
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004 3
Fase 3: Identificazione del modello
Definizione dei componenti e schema modello globale Identificazione modelli componenti Modello aggregato
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004 4
Mare Adriatico
Fucino
VILLA VOMANO
PIAGANINI
PROVVIDENZA
CAMPOTOSTO
MONTORIO (M)
SAN GIACOMO (SG)
Distretto irriguo(CBN)
S. LUCIA (SL)
PROVVIDENZA (P)
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Il bacino imbrifero
sezione di chiusura
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Quale uscita?
sezione di chiusura
Deflusso dal bacino
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Quali ingressi?
sezione di chiusura
Deflusso dal bacino
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004 8
Quali ingressi?
Precipitazione Eliofania Temperatura Umidità relativa dell’aria Pressione atmosferica Velocità del vento
Variabili meteorologiche:
descrivono e modulano l’interscambio di energia e acqua tra atmosfera e
terreno.
volume nell’intervallo [t, t+1)
valore medio nell’intervallo [t, t+1)
Come si procede?
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Il bacino imbrifero: schema a blocchi
Quando un modello è complesso, difficilmente si riesce a costruirne la rete causale.
Si individuano prima i sotto-componenti, quindi si costruisce la rete causale di ognuno.
SCHEMA A BLOCCHI
Individua relazioni causa-effetto come una rete, ma nasconde nel blocco processi complessi e variabili non ancora esplicitate.
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Schema a blocchi 1° passo
Pt+1
bacino
Tt+1
dt+1
temperatura dell’aria
precipitazione (solida e liquida)
deflusso dal bacino
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Idrogramma di deflusso
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Il ciclo dell’acqua
pioggiaprecipitazione
evaporazione
scorrimento
complessivo
infiltrazione
percolazione
pioggia intercettata
evapotraspirazione
risalita capillare scorrimento ipodermico scorrimento
profondo
scorrimento superficiale
evaporazione
neve
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Schema a blocchi 1° passo
Pt+1
bacino
Tt+1
dt+1
temperatura dell’aria
precipitazione (solida e liquida)
deflusso dal bacino
troppo semplificato !!troppo semplificato !!
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Schema a blocchi 2° passo: componenti funzionali
manto nevoso
Tt+1
qt+1n
terreno
rete scolante
qt+1s
dt+1
afflusso al terreno
deflusso dal terreno
Pt+1
deflusso dal bacino
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Schema a blocchi 3° passo: orografia
....banda 1
Tt+11
Pt+11
qt+11
banda 2
Tt+12
Pt+12
qt+12
banda m
Tt+1m
Pt+1m
qt+1m
+
Tt+1 Pt+1
manto nevoso
afflusso al terreno
qt+1n
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Il bacino imbrifero del lago di Como
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004 17
Schema a blocchi 4° passo: sottobacini
+
(c)
+
+
(c)
(a)
(b)(b)
(b) (b)
(a)
(a)(a)
Per identificare un modello meccanicistico si prosegue identificando i modelli di ciascun blocco, che vengono poi aggregati tra loro.
Per identificare un modello meccanicistico si prosegue identificando i modelli di ciascun blocco, che vengono poi aggregati tra loro.Per un esempio si vedano le lezioni L11 e L11b.Per un esempio si vedano le lezioni L11 e L11b.
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004 18
Leggere
MODSS Cap. 5
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004 19
Come si misura la pioggia?
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004
Misura degli afflussi meteoricipluviometri bacino in esame
densità
frequenza registrazione giornaliera
1 stazione ogni 60 km2
(Italia)
teletrasmissioneogni 5 mm di precipitazione
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004
Misura degli afflussi meteoricibacino in esameradar
densità 1 dato ogni km2
(è necessario l’uso di alcuni pluviometri per la taratura)
frequenza 35 minuti spesso usata integrazione echi su 1ore
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Radar meteo
• misura il coefficiente di riflessione
• emette un impulso nel campo delle microonde (ca. 5.5 cm)
• registra l’eco riflessa (back scattering)
(Marshall – Palmer) Z =aRb
intensità di pioggia [mm/h]
dipendono dall’evento temporalesco
di solito a=200 b=1.6
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Mappe radar di pioggia
Immagine radar delle precipitazioni nella zona di Dover (NW Stati Uniti), di Venerdì 22 Dicembre 2000 ore 11.38 A.M. (by www.wx.com)
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004
Mappe radar di pioggia
Immagine radar delle precipitazioni nella zona di Boston (NW Stati Uniti), di Venerdì 22 Dicembre 2000 ore 11.38 A.M. (by www.wx.com)
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Mappe radar di pioggia
Immagine radar delle precipitazioni Svizzera-Italia NO, Martedì 1 ottobre 2002 ore 16.30 – 17.20 meteo-radar di Monte Lema (CH) (by www.agrigate.ch)
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004
Stima dell’altezza media di pioggia in un giorno t dato
h pluviometribacino in esame
radar
1 ( , )ˆp p x y dxdy
A
1 ( , )ˆp p x y dxdy
A
pi
( , )p̂ x y
p
p1
p2? p(x, y)
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004
Stima dell’altezza media di pioggia in un giorno t dato
METODI: dei poligoni
dei minimi quadrati
……………
delle isoiete
p
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004
N.B: è necessario ricalcolare i poligoni quando varia il numero o la posizione dei pluviometri.
La misura pi viene assunta rappresentativa per tuttal’area del topoiete:
A ogni punto viene assegnato il valore di precipitazione del pluviometro più vicino.
Metodo dei poligoni (Thiessen 1911)
p = βi
i∑ pi
ai
Aβi
area topoiete
( , )p̂ x y
pi
p1
p2
R. Soncini-Sessa, MODSS, 2004
Metodo delle isoiete
Generalmente si assume una distribuzione lineare, che può essere corretta per tener conto del rilievo.
p =1
Ap̂(x, y)dxdy
5 mm
25 mm2015
10
p̂(g,g)
20 mm
h pluviometri
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Regioni montuose
In generale la precipitazione è più intensa a quote elevate, mentre i pluviometri sono spesso nelle valli; ciò induce frequentemente una sottostima dell’altezza media di precipitazione.
Per correggere:
Si ricerca la consistenza fra deflusso annuo misurato nella sezione di chiusura del bacino e l’afflusso meteorico stimato (tener conto di evapotraspirazione, percolazione, …).
Metodo di SacramentoMetodo di Sacramento
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Effetto dell’orografia
Semplice interpolazione Interpolazione con correzione orografica
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Effetto della densità dei pluviometri
Errore percentuale di stima
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Limiti della stima tramite pluviometri
precipitazione
Sovrastima delle precipitazioni. Sottostima delle precipitazioni.
Conviene associare allora alla rete di terra le misure radar, in modo da delimitare, con più precisione, il campo di pioggia e migliorare la stima delle precipitazioni e successivamente delle portate.
pluviometri
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Limiti delle stime radar
effettuano una scansione volumetrica (h: 12km r=120km) quindi:
• la pioggia a bassa quota sfugge ai radar• la pioggia formatasi ad alta quota potrebbe non raggiungere terra
(evaporazione o vento)• la pioggia può variare con la quota per intensità e tipologia
richiedono correzione degli effetti di rumore dovuti a:
• evaporazione dal suolo• riflessione del suolo • strati di ghiaccio in quota molto riflessivi
con la stessa frequenza devono misurare fenomeni molto diversi
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Confronto radar-pluviometri
mappa con pluviometri eco radar mappa radar
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Portata osservata
t
m3/s
Radar + pluviometri
Rete tradizionale
RadarRadar + pluviometri
t
mm