Elementi di idrologia

CICLO IDROLOGICO

L’acqua nel mare EVAPORA e sale di quota.

Quando le particelle arrivano ad un certo peso cadono e si trasformano in PRECIPITAZIONI.

Quando la pioggia cade:

 una parte può EVAPORARE subito.

 un’altra parte viene assorbita dalle PIANTE attraverso la TRASPIRAZIONE.

Quando il terreno è SATURO (= non riesce più ad assorbire acqua) si verifica il RUSCELLAMENTO che

si va ad incanalare nei fiumi che le loro acque ritornano nel mare e il ciclo ricomincia.

 L’ACQUA nel TERRENO si muove a 1 cm/s (anche meno).

 L’ACQUA sulla SUPERFICIE si muove a 0,5 m/s.

BILANCIO IDROLOGICO

P = ET + I + R Se ET è trascurabile: P – I = P = R (vale anche per le FOGNATURE)

 efficace

P = PRECIPITAZIONE = pioggia, neve, grandine

E = EVAPORAZIONE

T = TRASPIRAZIONE

I = INFILTRAZIONE

R = RUSCELLAMENTO o DEFLUSSO SUPERFICIALE (si verifica quando il terreno è SATURO)

BACINO IDROGRAFICO Dato un corso d’acqua e fissata una sezione trasversale è detto BACINO



IMBRIFERO (= solitamente una valle dove scorre il fiume con i suoi affluenti) o BACINO TRIBUTARIO

APPARENTE (= insieme dei fiumi che sfociano nello stesso mare) relativo alla sezione la proiezione sul

P.O. della sup. scolante che essa sottende.

RETICOLO IDROGRAFICO diagramma ottenuto rappresentando i canali di un bacino come singole



linee.

RACCOLTA ED ELABORAZIONE DEI DATI IDROMETEOROLOGICI

> Le PIOGGE sono delle GRANDEZZE IDROMETEOROLOGICHE.

> Per dire se in una zona la temperatura è cambiata dobbiamo avere almeno 50 anni di misure.

 NEL PASSATO:

 

La rete di monitoraggio della Regione Marche è nata nel 1916 SIMN (Servizio idrografico e

mareografico nazionale).

 Servizio tecnico dello Stato articolato nel territorio nazionale con un ufficio centrale e uffici periferici

(1 Ufficio centrale, 10 Uffici compartimentali, 7 Sezioni staccate).

 COMPITI collocazione degli strumenti, osservazione, misura e elaborazione dei dati misurati e



pubblicazione negli Annali Idrologici.

 Le Marche appartenevano al compartimento di Bologna competente per i bacini idrografici dal Reno

al Tronto.

 OGGI:

 Dal 2002 è il servizio è gestito dalla Protezione Civile della Regione Marche.

 Le attività di redazione e pubblicazione degli annali idrologici sono curate dal Centro Funzionale

per la Meteorologia, l'Idrologia e la Sismologia.

 La Rete Meteo Idro-Pluviometrica Regionale è uno degli strumenti cardine nel campo delle attività di

previsione e prevenzione dei rischi idrogeologici svolte dal Sistema regionale di Protezione Civile e

Sicurezza Locale (SPCSL).

 VANTAGGI:

RETE MODERNA (la Protezione Civile ha avviato un processo di riorganizzazione della rete

 pluviometrica e termometrica al fine di realizzare una copertura più completa ed omogenea del

territorio regionale. Tale processo ha previsto la disattivazione della maggior parte delle stazioni

meccaniche, la conversione di alcune delle vecchie stazioni meccaniche in telemetria e la loro

integrazione nella rete MIR. Nel 2008 il nuovo sistema è entrato in funzione ufficialmente con la

pubblicazione degli annali idrologici relativi al periodo 1990-2007.

 

DATI IN TEMPO REALE http://protezionecivile.regione.marche.it rete MIR (sistema di

monitoraggio in tempo reale delle precipitazioni, delle temperature e dei livelli idrometrici).

VANTAGGI SUI SISTEMI DI PRE-ALLERTA PER EVENTI PERICOLOSI.

 TUTTI HANNO ACCESSO AI DATI (prima bisognava aspettare la pubblicazione).



 SVANTAGGI:

Quando si aggiornano gli strumenti bisogna verificare se le misure riportate dai 2 strumenti sono

 uguali.

Ogni strumento ha un suo errore. Il passaggio da strumenti meccanici a digitali ha una forte

 differenza di errore (inizialmente non sappiamo se le misure sono omogenee, per verificare

l’omogeneità bisogna prendere le misure sullo stesso punto con i 2 strumenti per un determinato

tempo, poi vediamo se sono uguali o no).

 PARAMETRI RILEVATI 

Temperatura aria

 Livello idrometrico

 Pioggia totale giornaliera

 Intensità di pioggia

 Umidità relativa

 Radiazione solare

 Direzione vento

 Velocità vento



 

Gli annali idrologici degli anni precedenti al 1990 sono disponibili nel sito dell’ISPRA

http://www.acq.isprambiente.it/annalipdf/

STRUMENTI DI MISURA DELLE PRECIPITAZIONI

 PLUVIOMETRI cilindro graduato con un imbuto all’estremità superiore. Grazie alla graduazione



posso misurare la pioggia caduta dopo un tot tempo o dopo una piovuta.

Lo SVANTAGGIO è che non posso misurare l’intensità con cui è piovuto.

Deve essere posizionato lontano da ostacoli e dalle

piante.

h = V / S si usava con gli strumenti vecchi.



h = altezza di precipitazione (in mm)

V = volume acqua

S = superficie dell’imbuto

 PLUVIOGRAFI:

A SIFONE

 A BASCULA il dato minimo che registrano è di 0,2 mm (quando le linee sul grafico sono

 

ravvicinate vuol dire che è piovuto con molta INTENSITA’).

Dei CORSI d’ACQUA noi misuriamo LIVELLI IDROMETRICI e PORTATE.



MISURA DEL LIVELLO IDROMETRICO NEI CORSI D’ACQUA

 LIVELLO IDROMETRICO è il livello del pelo libero (in cm), si riferisce allo ZERO



IDROMETRICO (= quota convenzionale che non corrisponde al fondo dell’alveo).

 La quota dello zero idrometrico va presa rispetto ad un caposaldo topografico.

 Lo zero idrometrico è diverso per ogni idrometro ad ogni STAZIONE DI MISURA corrisponde uno



ZERO IDROMETRICO.

 STRUMENTI UTILIZZATI:

IDROMETRO AD ASTA è un asta graduata, solidamente fissata alla spalla di un ponte o ad

 

un muro di protezione, in modo tale che anche durante le PIENE lo ZERO IDROMETRICO non

subisca modifiche. La lettura delle aste idrometriche si fa ad un’ora fissa una volta al giorno.

IDROMETROGRAFO A ULTRASUONI è basato su un trasduttore a ultrasuoni che trasmette

 

un impulso verso la liquida e rileva l'eco riflessa risultante. Il tempo intercorso fra l'impulso

trasmesso e l'eco ricevuta è convertito in una distanza.

Il VANTAGGIO è che possiamo misurare il livello dei corsi d’acqua con CONTINUITA’.

MISURA DIRETTA DELLA PORTATA IN UN CORSO D’ACQUA:

 MISURA DIRETTA

MULINELLO IDROMETRICO strumento tradizionale che viene utilizzato per misure di velocità

 

in canali e corsi d’acqua di diverse dimensioni.

Il corpo del mulinello contiene un generatore d’impulsi che, per ogni rivoluzione dell'albero,

genera un segnale che viene trasmesso ad un contatore d’impulsi totalizzati durante un intervallo

di tempo prefissato. Tramite apposite curve di taratura il numero di impulsi è collegato alla

velocità della corrente.

ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) profilatore di corrente ad onde acustiche viene

 

utilizzato per misurare, in tempo reale, la velocità della corrente, diretta in senso orizzontale, del

corso d’acqua da una predefinita altezza di montaggio dello strumento. Il principio di

funzionamento su cui si basa tale sonda è di tipo fisico - elettromagnetico poiché emette, una

volta a contatto con l’acqua, delle onde acustiche, provenienti da trasduttori, che si propagano

nel mezzo fluido e che variano in lunghezza d’onda e frequenza per effetto Doppler man mano

che ci si allontana dalla sorgente emittente del suono.

 MISURA INDIRETTA (si fanno perché le misure dirette sono onerose).

SCALA DELLE PORTATE



 3

Curva avente in ascissa i valori di portata (Q in m /s) e in ordinata le altezze idrometriche (h in m).

 Nella sezione si misura l’altezza idrometrica rispetto allo zero idrometrico e si ricava la portata per

mezzo di diagrammi costruiti appositamente per ogni sezione chiamati scala delle portate.

 

La relazione portate - altezze idrometriche non è sempre biunivoca può essere influenzata dalla

presenza di rigurgiti e dalla condizione di moto non uniforme.

 Può essere ricavata:

» TEORICAMENTE dalle equazioni dell’idraulica (è possibile solo in pochi casi) realizzando opere



che impongono alla corrente il passaggio per uno stato critico. Inoltre la scelta della scabrezza che

deve essere attribuita nelle equazioni del moto è spesso fonte d’incertezza.



» SPERIMENTALMENTE con misure nella corrente in alveo: occorre valutare le portate

corrispondenti a diversi livelli idrometrici. La scala delle portate si ricava per interpolazione (ed

estrapolazione) delle coppie di valori portate-altezze ricavati sperimentalmente.

Le portate si determinano mediante misura diretta della velocità della corrente in diversi punti della

sezione in cui è istallato l’idrometro. Q = ∫ vds

S

S = superficie della sezione trasversale della corrente

v = componente della velocità normale all’area elementare ds

 Ogni STAZIONE IDROMETRICA ha una SCALA DELLE PORTATE.

 Il problema nel costruire la SDP sta nel fatto che abbiamo bisogno di una campagna di misure

durante la quale una squadra deve effettuare contemporaneamente la misura del LIVELLO

IDROMETRICO e della PORTATA corrispondente.

Questa relazione può cambiare, ad esempio se cambia la conformazione dell’alveo, perciò da quel

momento dovremmo effettuare nuove misure e aggiornare la SDP.

La SDP dovrebbe essere aggiornata annualmente. Δ = sono i dati misurati, cioè

dove abbiamo misurato

direttamente h e Q.

ANNALI IDROLOGICI (la struttura è rimasta invariata da quella del passato)

 Sono pubblicati con cadenza annuale sul sito della PROTEZIONE VIVILE e riportano le MISURE

IDROMETEOROLOGICHE.

 PARTE PRIMA:

 SEZIONE A TERMOMETRIA (temperatura)



 SEZIONE B PLUVIOMETRIA (precipitazione) sono i dati che ci interessano di più



 PARTE SECONDA:

 SEZIONE A AFFLUSSO METEORICO



 SEZIONE B IDROMETRIA



 SEZIONE C PORTATE E BILANCI IDROLOGICI



PARTE PRIMA

 Abbiamo a disposizione tutti gli annali in PDF dal 1990 (1° anno in cui la pubblicazione è diventata di

competenza della Protezione Civile) al 2018 (2019 ancora in elaborazione).

 Gli annali prima del 1990 sono sul sito dell’ISPRA e abbiamo le scansioni pagina per pagina.

 PARTE PRIMA: SEZIONE A - TERMOMETRIA

 Ogni stazione è fornita di un termometro che viene osservato ogni giorno alle ore 9 antimeridiane.

 Tutte le temperature riportate sono espresse in gradi centigradi e corrispondono alle letture

effettivamente eseguite, non essendosi effettuata la riduzione al livello del mare.

 I valori massimo e minimo vengono assegnati al giorno stesso dell’osservazione.

 ABBREVIAZIONI e SEGNI CONVENZIONALI:

TA Termometro in telemisura

 

Tr Termometro registratore

 

? Dato incerto

 

» Dato mancante

 

[ ] Dato interpolato

 

In grassetto valori massimi

 

In corsivo valori minimi.

 

» Le tabelle sono precedute dall’ELENCO E CARATTERISTICHE DELLE STAZIONI

TERMOMETRICHE che hanno funzionato nell’anno.

» TABELLA I OSSERVAZIONI TERMOMETRICHE GIORNALIERE



Sono riportati i valori massimi e minimi rilevati giornalmente e le rispettive medie mensili.



» TABELLA II VALORI MEDI ED ESTREMI DELLA TEMPERATURA

a) Le medie mensili e annue delle temperature massime e minime osservate giornalmente.

Le medie mensili e annue delle temperature diurne (come temperatura diurna è assunto il valore

della semisomma delle temperature massime e minime osservate in uno stesso giorno).

b) Le temperature estreme (massima e minima) osservate in ogni mese e nell’anno, ed il giorno nel

quale sono state osservate.

 PARTE PRIMA: SEZIONE B – PLUVIOMETRIA

 Ci interessano questi dati per la TRATTAZIONE DELLE OPERE IDRAULICHE, in particolare per le

RETI DI DRENAGGIO URBANO.

 TERMINOLOGIA:

ALTEZZA DI PRECIPITAZIONE (mm) rapporto del volume di acqua raccolta nel pluviometro



la neve sciolta) e l’area della superficie orizzontale dell’imbuto raccoglitore.

GIORNO PIOVOSO giorno in cui è stata misurata un’altezza di precipitazione uguale o superiore



metro ( ≥ 1 mm). J̅

INTENSITA’ MEDIA DI PRECIPITAZIONE ), in un dato intervallo di tempo rapporto dell’altezza



(

zione (h) in un intervallo per la durata di questo intervallo (t).

 ABBREVIAZIONI E SEGNI CONVENZIONALI:

PP Pluviometro in telemisura (nuova tipologia RETE MIR)

  

Pn Pluvionimometro (si trovano nelle stazioni montane)

 

Pr Pluviometro registratore (vecchi strumenti meccanici)

 

* Precipitazione nevosa (misurata al pluviometro)

 

- Precipitazione nulla

 

? Dato incerto (il dato viene riportato nell’annale ma va utilizzato con attenzione poiché

 

potrebbe non essere un dato corretto)

» Dato mancante (in quel giorno non è stato possibile registrare il dato)

 

[ ] Dato interpolato (non abbiamo un dato giornaliero, ma possiamo avere un dato su più

  

giorni. ES possiamo avere una CUMULATA MENSILE ma non abbiamo i dati giornalieri).

» Le tabelle sono precedute dall’ELENCO E CARATTERISTICHE DELLE STAZIONI

PLUVIOMETRICHE che hanno funzionato nell’anno.

» TABELLA I OSSERVAZIONI PLUVIOMETRICHE GIORNALIERE



 Per ogni stazione riporta la quantità di pioggia caduta giornalmente e i totali mensili ed annui e il

numero dei giorni piovosi.

 

COLONNA MESI / RIGA GIORNI



 Se nella tabella c’è un DATO MANCANTE (») non vengono forniti i totali.

 0,2 mm dato minimo perché il pluviografo a bascula misura da 0,2 mm in su.



 PLUVIOMETRI E PLUVIONIVOMETRI stazioni dotate di apparecchiatura a lettura diretta, le



osservazioni sono eseguite ogni giorno alle ore 9 e il risultato viene attribuito al giorno stesso

della misura (il valore segnato rappresenta quindi la quantità di precipitazione caduta nelle 24 ore

che hanno preceduto la misura).

 PLUVIOGRAFO riporta, per ogni giorno, la quantità di pioggia che dal diagramma risulta

si

caduta nelle 24 ore comprese fra le ore 9 del giorno precedente e le ore 9 del giorno di cui si

tratta. In grassetto è stampato il massimo quantitativo giornaliero misurato per ogni mese.

» TABELLA II TOTALI ANNUI E RIASSUNTI DEI TOTALI MENSILI DELLA QUANTITA’ DELLE



PRECIPITAZIONI

 Per ogni stazione è riportato in grassetto il più elevato dei valori mensili ed in corsivo il più

basso.

» TABELLA III PRECIPITAZIONI DI MASSIMA INTENSITA’ REGISTRATE AI PLUVIOGRAFI



(PRECIPITAZIONI ORARIE)

 Per le stazioni dotate di pluviografo, riporta i dati relativi ai valori più elevati delle precipitazioni

registrate nell’anno per 1, 3, 6, 12 e 24 ore consecutive appartenenti o no allo stesso giorno

(h MAX annuale per ogni intervallo indicato).

 Sono considerate le precipitazioni iniziate dopo le ore 0 del primo gennaio e quelle

eventualmente terminate dopo le ore 24 del 31 dicembre.

 In TABELLA III non abbiamo dati mancanti. (Se una STAZIONE ha anche solo 1 dato mancante

non viene inserita nella tabella).

» TABELLA IV MASSIME PRECIPITAZIONI DELL’ANNO PER PERIODI DI PIU’ GIORNI



CONSECUTIVI

 Riporta i massimi valori delle precipitazioni di tutte le stazioni del Compartimento verificatesi per

1, 2, 3, 4 e 5 giorni consecutivi appartenenti o no allo stesso mese. Sono considerati

solamente i periodi il cui inizio cade entro l’anno, anche se eventualmente sono terminati

nell’anno successivo.

 Per le durate da 2 a 5 giorni le altezze possono talvolta essere uguali a quelle di durata inferiore,

il periodo indicato è sempre quello nel quale si è verificata l’altezza considerata. E ciò per evitare

che il massimo di 2 giorni possa risultare inferiore a quello di un giorno e così via.

» TABELLA V PRECIPITAZIONI DI NOTEVOLE INTENSITA’ E BREVE DURATA REGISTRATE AI



PLUVIOGRAFI (DATI DI SCORSCI)

 Riporta il valore, la durata e la data delle precipitazioni di maggiore intensità e di breve durata

registrate ai pluviografi (15 o 30 minuti).

 In passato non si sapeva se realmente si registrava il VALORE MAX di pioggia caduta in 30

minuti in quanto la lettura dei dati veniva fatta da un addetto che leggeva le tacche sul

pluviometro e qu