L11a Il bacino imbrifero Rodolfo Soncini Sessa MODSS Copyright 2004 © Rodolfo Soncini Sessa.

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)


Fase 3: Identificazione del modello

Definizione dei componenti e schema modello globale Identificazione modelli componenti Modello aggregato


Mare Adriatico

Fucino

VILLA VOMANO

PIAGANINI

PROVVIDENZA

CAMPOTOSTO

MONTORIO (M)

SAN GIACOMO (SG)

Distretto irriguo(CBN)

S. LUCIA (SL)

PROVVIDENZA (P)


Il bacino imbrifero

sezione di chiusura


Quale uscita?

sezione di chiusura

Deflusso dal bacino


Quali ingressi?

sezione di chiusura

Deflusso dal bacino


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?


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.


Schema a blocchi 1° passo

Pt+1

bacino

Tt+1

dt+1

temperatura dell’aria

precipitazione (solida e liquida)

deflusso dal bacino


Idrogramma di deflusso


Il ciclo dell’acqua

pioggiaprecipitazione

evaporazione

scorrimento

complessivo

infiltrazione

percolazione

pioggia intercettata

evapotraspirazione

risalita capillare scorrimento ipodermico scorrimento

profondo

scorrimento superficiale

evaporazione

neve


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 !!


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


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


Il bacino imbrifero del lago di Como


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.


Leggere

MODSS Cap. 5


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


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


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


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)



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)



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)


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)


Stima dell’altezza media di pioggia in un giorno t dato

METODI: dei poligoni

dei minimi quadrati

……………

delle isoiete

p


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


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


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


Effetto dell’orografia

Semplice interpolazione Interpolazione con correzione orografica


Effetto della densità dei pluviometri

Errore percentuale di stima


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


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


Confronto radar-pluviometri

mappa con pluviometri eco radar mappa radar


Portata osservata

t

m3/s

Radar + pluviometri

Rete tradizionale

RadarRadar + pluviometri

t

mm

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