2.1.2.2 Bacini
privi di strumentazione
Lo studio idrologico deve pertanto fornire
l’inquadramento generale dell’area di studio sulla base dei dati
idroclimatici ufficiali (Servizio Idrografico), delle caratteristiche
morfologiche e di copertura del suolo e di eventuali altri studi disponibili.
A tale scopo è possibile utilizzare una
qualunque delle analisi di frequenza sulle portate di piena già esistenti purché
siano valide e stabiliscano in modo autorevole i valori delle portate di piena
nel corso d’acqua in esame.
In ogni caso, prima di procedere alla successiva analisi idraulica, è
necessario confrontare i dati di portata elaborati con quelli già determinati e
pubblicati da Autorità competenti relativamente all’area di studio. Le
portate di piena proposte devono infatti essere compatibili con quelle impiegate
in studi analoghi già svolti sullo stesso corso d’acqua.
In particolare, nel caso di corsi d’acqua di interesse nazionale,
interregionale e regionale, è necessario verificare le risultanze deducibili
dagli studi relativi ai Piani di Bacino ovvero dagli studi regionali svolti
dagli Enti cui spettano le competenze in materia di idraulica fluviale e
gestione delle risorse idriche. Ogni divergenza esistente tra le informazioni
disponibili da una parte e i dati proposti dall’altra, deve essere
opportunamente motivata.
Anche per i corsi d’acqua secondari è comunque raccomandabile
l’esecuzione di una verifica circa l’esistenza di dati idrometrici
significativi per lo stesso ordine di grandezza di quello in esame.
Qualora i dati deducibili da studi precedenti non siano significativi
o sufficienti per il loro utilizzo, il calcolo della portata di piena con
assegnato tempo di ritorno avverrà utilizzando i dati pluviometrici.
Per quanto riguarda la scelta del tempo di ritorno, là dove non
esistano vincoli normativi e legislativi diversi, l’adozione di un tempo di
ritorno superiore o uguale a 200 anni deve ritenersi suggeribile, data anche
l’importanza e il valore dei beni sottoposti alla valutazione di rischio.
Valori di minor sicurezza, purché adeguatamente
giustificati, possono ritenersi adottabili nel caso di corsi d’acqua secondari
(bacini sottesi inferiori a circa 10 Km2).
In corsi d’acqua non regolati da invasi, la curva di frequenza di
eventi di piena, relativamente a sezioni strumentate, sarà ottenuta utilizzando
le registrazioni raccolte dal Servizio Idrografico Nazionale o da altri Enti
quali il CNR-IRPI, le Regioni, ecc.
Tali dati saranno utilizzati per ricavare la migliore stima delle
portate di piena relative alle corrispondenti sezioni. Per il calcolo dei colmi
di piena in sezioni prive di osservazioni idrometriche, sia pure di un corso
d’acqua strumentato, saranno impiegati i dati raccolti nelle stazioni più
vicine dello stesso corso d’acqua ed anche, qualora possibile,
risultati ottenuti da un’adeguata regionalizzazione del fenomeno. A
tale scopo andranno impiegate appropriate procedure che tengano in debito conto
la variazione delle caratteristiche del bacino. Per ulteriori approfondimenti si
rimanda alla bibliografia specializzata.
Nel caso di bacini strumentati con deflussi regolati, invece, le
portate di piena saranno fornite, ove possibile, dagli Enti responsabili della
regolazione degli invasi stessi (Enel, Consorzi Idraulici e di Bonifica, Enti
Irrigui, Regioni,...). Là dove gli effetti della regolazione sulla frequenza ed
entità delle inondazioni non siano già stati individuati, dovrà essere
definita un’appropriata tecnica di analisi.
2.1.2.2 Bacini
pri
Per bacini privi di strumentazione, potrà essere utilizzata una
qualsiasi delle analisi di frequenza sulle portate di piena già esistenti purché
siano valide e stabiliscano in modo autorevole i valori delle portate di piena
nel corso d’acqua in esame.
Qualora non siano disponibili analisi di tal genere, potranno essere
impiegati i metodi di regionalizzazione delle portate di piena redatti dalle
autorità competenti purché applicabili all’area di studio.
In assenza di un’analisi
regionale ufficiale o qualora la stessa non risulti applicabile a causa di
consistenti regolazioni dei deflussi o altre caratteristiche peculiari del
bacino in esame, dovrà essere selezionata la metodologia più appropriata per
la stima dei dati di portata necessari. Allo scopo potranno essere impiegati i
metodi sviluppati da vari Autori o enti o modelli afflusso-deflusso, quali
quelli basati sull’idrogramma unitario istantaneo (IUH).
Nel caso in cui risulti necessaria un’analisi idrologica completa,
le specifiche fasi operative possono essere così sintetizzate:
a- Inquadramento generale del
problema con schematizzazione idrografica di riferimento del tronco fluviale
oggetto dello studio;
b- Individuazione dei bacini
sottesi dalle sezioni di chiusura: dallo studio della cartografia (al minimo
1:25000 IGM) dovrà essere identificato e delimitato il bacino ed eventuali
sottobacini sottesi per la sezione di chiusura predefinita e dovranno essere
determinate tutte le relative caratteristiche morfologiche (aree, lunghezze dei
tratti, pendenza, quote massima, minima e media, ecc.);
c-
Determinazione delle linee
segnalatrici di possibilità pluviometrica (L.S.P.P.) per assegnati tempi di
ritorno: per ciascuna delle stazioni pluviometriche ricadenti all’interno
dell’area in esame o adiacenti alla stessa e di cui si disponga di un
sufficiente numero di osservazioni, le serie storiche relative a precipitazioni
di durata 1, 3, 6, 12 e 24 ore dovranno essere sottoposte all’analisi
statistica tendente all’individuazione delle linee segnalatrici di possibilità
pluviometrica di assegnato tempo di ritorno. A tale scopo dovrà essere
verificato l’adattamento dei dati storici a più tipi di funzioni di
estrapolazione statistica (tipicamente legge Log-Normale a 2 o 3 parametri e
legge di Gumbel) e ne dovrà essere valutata l’affidabilità per mezzo di test
statistici (comunemente test del
C2 o test di Kolmogorov). Per le LSPP
l’assunzione della legge h = a t n
può ritenersi valida, con coefficienti a e n da valutare mediante
tecniche di regressione lineare;
d-
Definizione dell’evento
pluviometrico di progetto: a partire dalla LSPP di possibilità pluviometrica di
assegnato tempo di ritorno potrà essere ricostruito lo ietogramma di progetto,
opportunamente ridotto all’area e successivamente depurato per tenere conto
delle perdite associate a processi di infiltrazione e laminazione del bacino.
A seconda dell’importanza dello studio e della natura ed
estensione del bacino stesso, per la stima dello ietogramma di pioggia effettiva
potranno essere adottati alternativamente: 1) nel caso di bacini di modeste
dimensioni (superficie inferiore a circa 10 Km2), possono essere
assunti dei coefficienti di laminazione sintetici, moltiplicatori del valore di
pioggia totale e ricavabili da letteratura in funzione della natura ed uso del
suolo. Il grado di approfondimento dovrà essere proporzionale al livello di
analisi e agli elementi conoscitivi disponibili; 2) nel caso di bacini di entità
rilevante o di studi di particolare importanza, il calcolo delle perdite dovrà
essere effettuato con uno qualsiasi fra i metodi analitici disponibili nella
letteratura. Particolarmente consigliata è l’adozione del metodo del Curve
Number o metodo SCS.
e-
Calcolo delle portate di piena: la
metodologia da applicare per il calcolo dovrà essere scelta tra le molteplici
disponibili nella letteratura tecnica, tenendo conto dell’importanza del corso
d’acqua e del tempo di ritorno di progetto. Per bacini minori (superficie
inferiore a circa 10 Km2) possono ritenersi sufficienti metodologie
quali la formula razionale, a fronte di un adeguata stima del tempo di
corrivazione del bacino, fino anche a formulazioni empiriche (formula di
Giandotti, formula di Gherardelli-Marchetti), preferibilmente tarate sull’area
di studio.
Tab.
1 – Calcolo delle portate di piena: formula razionale e formule empiriche
|
Formula razionale |
|
|
Formula di Gherardelli-Marchetti-Mongiardini |
|
|
Formula di Fuller |
|
|
Formula di Tonini |
|
dove
e
è il coefficiente di laminazione che tiene conto delle capacità di laminazione
e invaso della rete
j è il
coefficiente d’afflusso dipendente dalla destinazione d’uso del suolo
h è l’altezza di pioggia totale letta sulle L.S.P.P.
tc è il tempo di corrivazione
TR è il tempo di ritorno
Q100 è un parametro caratteristico della
regione idrologica a cui appartiene il bacino e rappresenta il contributo di
massima piena relativo ad un’area scolante di 100 Km2
A è l’area del bacino
CP è il coefficiente di piena da ricavare
sulla base di osservazioni sperimentali.
Per bacini di dimensione maggiore, invece, dovrà essere
condotta un’analisi idrologica più accurata, basata sulla soluzione della
convoluzione discreta tra ietogramma di pioggia effettiva
e idrogramma unitario istantaneo (IUH). Convenientemente la costruzione
dell’IUH può essere effettuata sulla base della conoscenza delle
caratteristiche morfologiche del bacino mediante il metodo dell’Idrogramma
Unitario Istantaneo di tipo Geomorfologico (GIUH).
Per un’analisi dettagliata delle metodologie
operative alla base dello studio idrologico si rimanda all’Allegato B.
Nella tabella di seguito riportata, sono elencati i software di
idrologia aggiornati ad Aprile 2003, accettati, per attestata e comprovata
validità scientifica, nelle simulazioni idrologiche dalla
FEMA (Federal Emergency Management Agency ) negli Stati Uniti .
Hydrologic Models Accepted by FEMA for NFIP
Usage
(Nationally Accepted Models - shown in descending order of approximate usage)
Effective: April 2003
Hydrologic Models: Determination of Flood
Hydrographs
|
TYPE |
PROGRAM |
DEVELOPED BY |
AVAILABLE FROM |
COMMENTS |
PUBLIC DOMAIN |
|
Single
Event
|
HEC-1
4.0.1 and up2 (May 1991) |
|
Water
Resources Support Center3 Corps of Engineers Hydrologic
|
Flood
hydrographs at different locations along streams. Calibration runs
preferred to determine model parameters. |
Yes |
|
HEC-HMS
1.1 and up (March 1998) |
|
U.S.
Army Corps of Engineers Hydrologic Engineering Center 609 Second Street
Davis, CA 95616-4687 http://www.hec.usace.army.mil/ |
The
Hydrologic Modeling System provides a variety of options for simulating
precipitation-runoff processes. It has a capability to use gridded
rainfall data to simulate runoff. It does not provide snowmelt and
snowfall functions; it cannot be used for areas where snowmelt is an
important flood hazard source and must be considered in estimation of
flood discharges. |
Yes |
|
|
TR-20
(February 1992) |
|
|
Flood
hydrographs at different locations along streams. Calibration runs
preferred to determine model parameters. |
Yes |
|
|
TR-55
(June 1986) |
|
U.S.
Department of Commerce National Technical Information Service 5285 Port
Royal Road Springfield, VA 22161 http://www.wcc.nrcs.usda.gov/hydro/hydro-tools-models-tr55.html |
Peak
discharges and flood hydrographs at a single location. |
Yes |
|
|
SWMM
(RUNOFF) 4.30 (May 1994), and 4.31 (January 1997) |
|
Center
for Exposure Assessment Modeling U.S. Environmental Protection Agency
Office of Research and Development |
Calibration
or verification to the actual flood events highly recommended. |
Yes |
|
|
MIKE
11 UHM |
DHI
Water and Environment |
DHI
Inc. |
Simulates
flood hydrographs at different locations along streams using unit
hydrograph |
No |
|
|
DBRM
3.0 |
Bernard
L. Golding, P.E. |
Center
for Microcomputers in |
Flood
hydrographs at different locations along streams. Calibration runs
preferred to determine model parameters. |
No |
|
|
HYMO |
|
|
Flood
hydrographs at different locations along streams. Calibration runs
preferred to determine model parameters. |
Yes |
|
|
PondPack
v.8 |
Haestad
Methods, Inc. |
Haestad
Methods, Inc. |
The
program is for analyzing watershed networks and aiding in sizing
detention or retention ponds. Only the NRCS Unit Hydrograph method and
NRCS Tc calculation formulas are acceptable. Other hydrograph generation
methods or Tc formulas approved by State agencies in charge of flood
control or floodplain management are acceptable for use within the
subject State. |
No |
|
|
XP-SWMM
8.52 and up |
XP
Software |
XP-Software |
Model
must be calibrated to observed flows, or discharge per unit area must be
shown to be reasonable in comparison to nearby gage data, regression
equations, or other accepted standards for 1% annual chance events. |
No |
|
|
Continuous |
DR3M |
|
|
Calibration
to actual flood events required. The web page is at: http://water.usgs.gov/software/surface_water.html |
Yes |
|
HSPF
10.10 |
|
Center
for Exposure Assessment Modeling |
Calibration
to actual flood events required. The web page is at: http://water.usgs.gov/software/surface_water.html |
Yes |
|
|
MIKE
11 RR |
DHI
Water and Environment |
DHI
Inc. |
The
Rainfall-Runoff Module (RR, formerly |
No |
|
|
PRMS
Version 2.1 (January 1996) |
|
U.S.
Geological Survey |
PRMS
is a modular-designed, deterministic, distributed-parameter modeling
system that can be used to estimate flood peaks and volumes for
floodplain mapping studies. Calibration to actual flood events required.
The program can be implemented within the Modular Modeling System (MMS)
that facilitates the user interface with PRMS, input and output of data,
graphical display of the data, and an interface with GIS. |
Yes |
|
|
Interior
Drainage |
HEC-IFH
1.03 and up |
|
|
Provides
both continuous simulation and hypothetical event analyses. Coincidence
frequency analysis (not included in the model) may be needed for some
cases. Supporting documentation is available at: http://www.fema.gov/fhm/dl_ifh.shtm |
Yes |
2The enhancement of these programs in editing
and graphical presentation can be obtained from several private companies.
3Program is typically distributed by vendors and may not be available
through HEC. A list of vendors may be obtained through HEC.
