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INDICE
Introduzione ................................................................................................................................................ pag.3
Capitolo 1. Studio delle precipitazioni ....................................................................................................... pag.4
1.1. Pluviometria ...................................................................................................................................... pag.4
1.2. Annali Idrologici ............................................................................................................................ pag.5
Capitolo 2. Analisi del bacino e selezione delle stazioni pluviometriche ................................................. pag.9
2.1. Scelta delle stazioni pluviometriche da analizzare (attività dal 1950) ............................................. pag.9
2.2. Utilizzo del Programma Quantum GIS ........................................................................................
pag.102.3. Selezione delle stazioni ..........................................................................................................pag.13Capitolo 3. Inferenza statistica .................................................................................................................
pag.153.1. Concetti di statistica .......................................................................................................................
pag.153.2. Distribuzione di Weibull-Gumbel e stima dei parametri α e u ...................................................
pag.183.3. Test di adattamento (test di Kolmogorov-Smirnov) ..............................................................
pag.203.4. Tempo di ritorno e quantile ..............................................................................................
pag.21Capitolo 4. Curve di possibilità climatica delle singole stazioni e per l’intero bacino ............................
pag.244.1. Coefficiente diportata critica .................................................................................................................... pag.365.3. Fattori di correzione .................................................................................................................. pag.385.4. Applicazione della formula razionale ....................................................................................... pag.40Capitolo 6. Analisi idrologica del bacino con il metodo SCS-CN .......................................................... pag.416.1. Metodo SCS-CN .......................................................................................................................... pag.416.2. Stima della portata di piena ....................................................................................................... pag.436.3. Curve di durata di piena ............................................................................................................ pag.456.4. Analisi delle piene di progetto .................................................................................................. pag.47Capitolo 7. Analisi idrologica del bacino con il modello HEC-HMS ...................................................... pag.497.1. Introduzione al modello HEC-HMS .......................................................................................... pag.497.2. Preparazione dei dati .................................................................................................................. pag.517.3. Calibrazione del modello ........................................................................................................... pag.537.4. Simulazione delle piene di progetto ........................................................................................ pag.55
portata critica .......................................................................... pag.35
Conclusioni ................................................................................................................................................ pag.36
Appendice A - Raccolta dati relativi alle stazioni selezionate ................................................................. pag.37
Appendice B - Test di adattamento di Kolmogorov-Smirnov .................................................................. pag.43
Appendice C - Curve di possibilità climatica delle singole stazioni ........................................................ pag.80
Bibliografia e fonti web ............................................................................................................................ pag.832
Introduzione
Nell'elaborato viene determinata la linea di possibilità climatica areale del bacino del fiume Panarochiuso a Bomporto, utile per la stima della portata di progetto.
I dati relativi alle precipitazioni estreme sono ricavati dagli Annali Idrologici pubblicati dal SIMN e poi da ARPA Emilia-Romagna. Dalle tabelle presenti negli annali, è possibile ottenere le serie storiche di dati relativi alle piogge massime annuali di assegnata durata per ciascuna stazione pluviografica considerata. A partire da queste informazioni, viene stimata la curva di possibilità climatica, funzione dell'altezza di pioggia e della durata, relativa al bacino considerato per un dato tempo di ritorno. L'elaborazione e l'analisi di tale curva consente di valutare la portata critica del bacino oggetto di studio, essa è dunque alla base della progettazione e della verifica di opere idrauliche quali sistemi di drenaggio pluviali, canali, dighe, che devono essere in grado di smaltire tale flusso. La difficoltà principale di tale studio è che i fenomeni idrologici seguono un comportamento aleatorio, definibile attraverso riferimenti.
dimatrice probabilistica. Nella seguente trattazione vengono riportate nel dettaglio le modalità di raccolta, analisi, ed elaborazione delle informazioni utili per il conseguimento del risultato finale. Capitolo 1. Studio delle precipitazioni 1.1. Pluviometria Un particolare campo dell'idrologia è la pluviometria, il cui studio è rivolto alla misura delle precipitazioni atmosferiche nelle sue varie forme di pioggia, neve e grandine, attraverso i pluviometri, ovvero strumenti che misurano l'altezza d'acqua che cade su una superficie piana e impermeabile, trascurando eventuali fenomeni di evaporazione. La precipitazione viene misurata in maniera puntuale al suolo e può essere definita attraverso le seguenti caratteristiche: - altezza di precipitazione h: è l'altezza, in mm, della lama d'acqua che coprirebbe una superficie orizzontale, qualora tutta l'acqua caduta in un certo intervallo di tempo sulla superficie,fossetrattenuta e andasse quindi a formare uno strato di spessore uniforme;
- durata di precipitazione d: è l'intervallo di tempo, espresso in ore, che intercorre fra l'inizio e la fine della precipitazione;
- intensità di precipitazione media i: è il rapporto, espresso in mm/h, tra l'altezza di precipitazione e la durata corrispondente.
Il grafico che rappresenta l'andamento nel tempo dell'intensità di precipitazione, prende il nome di ietogramma.
41.2. Annali Idrologici
Le misure raccolte nelle varie stazioni pluviometriche venivano elaborate dal Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale (SIMN), ente nazionale istituito nel 1912, un tempo organizzato secondo un'articolazione territoriale, comprendente la Direzione Centrale e dieci Uffici Compartimentali, a cui si aggiungevano quelli delle Regioni Autonome (Bolzano, Trento, Cagliari e Palermo). A partire dal dicembre 2003 fino al settembre 2012, si è sviluppato
Il “Progetto Annali” per opera dell’ISPRA(Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale), che aveva come fine la restituzione informato digitale dei contenuti integrali degli Annali. I contenuti, disponibili dal 2005, sono ora consultabili sul portale ISPRA.
L’interfaccia del sito permette, una volta individuato il territorio di competenza, di scegliere l’anno di interesse (dal 1918), e selezionare il volume dell'Annale richiesto (Parte I o Parte II), a seconda diciò che si vuole analizzare. La consultazione del singolo volume è facilitata dalla possibilità di muoversi agevolmente e rapidamente tra le varie pagine e di accedere in modo diretto all'indice generale o a quello delle stazioni (ove presente). È inoltre possibile la stampa e il download sia della singola pagina visualizzata che di un intero volume.
Figura 1.1 Copertina degli Annali Idrologici
Gli Annali Idrologici risultano divisi in due parti.
parte I si riferisce alla termometria e allapluviometria, ognuna delle quali contenente le seguenti tabelle :- Termometria (Sezione A): massime e minime temperature giornaliere; valori medi ed estremidelle temperature mensili;
- Pluviometria (Sezione B): totali giornalieri mensili ed annuali; precipitazioni massime di 1, 3, 6,12, 24 ore consecutive; massime precipitazioni dell’anno per periodi di più giorni consecutivi;precipitazioni di notevole intensità e breve durata; manto nevoso;
Sul contenuto delle tabelle, poi presental'elenco delle stazioni pluviometriche raggruppate per bacini idrografici, e di cui vengono riportatele principali caratteristiche, ovvero tipo di apparecchio, quota sul livello del mare, altezzadell'apparecchio rispetto al suolo e anno d'inizio delle osservazioni.
Successivamente si trovano le tabelle di seguito illustrate.
Tabella I - Osservazioni pluviometriche giornaliere
Riporta per ogni stazione l'altezza di pioggia per ogni giorno dell'anno, le altezze di pioggia mensilie l'altezza di pioggia annuale, il numero di giorni piovosi (si considera piovoso un giorno conun'altezza di pioggia uguale o superiore ad 1 mm) per ogni mese e per l'intero anno. I dati raccoltisono riferiti alle 24 ore precedenti la misura e le osservazioni sono eseguite generalmente alle 9 delmattino. I valori di precipitazione vengono espressi in mm e riguardano sia fenomeni di pioggia siaquelli di neve fusa.
Figura
1.2 Annali Idrologici, esempio tabella I
Tabella II – Totali annui e riassunti dei totali mensili della quantità delle precipitazioni
Riporta parte dei dati già presenti in Tab. I, mettendo in evidenza il massimo (in grassetto) ed il minimo (in corsivo) dei totali mensili.
Figura 1.3 Annali Idrologici, esempio tabella II
Tabella III – Precipitazioni di massima intensità registrate ai pluviografi
Riporta, per le sole stazioni munite di apparecchio registratore, i massimi annuali delle precipitazioni relativi a periodi con inizio in istanti qualsiasi, purché nell’anno a cui la tabella si riferisce, e durata, rispettivamente pari a 1, 3, 6, 12, 24 ore consecutive.
Figura 1.4 Annali Idrologici, esempio tabella III
Tabella IV – Massime precipitazioni dell’anno per periodi di più giorni consecutivi
Riporta i massimi valori di precipitazione di 1, 2, 3, 4, 5 giorni consecutivi.
Figura 1.5 Annali Idrologici, esempio tabella IV
Tabella V
- Valore: –
- Durata: à
- Data: –