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Giulia Farina, Stefano Alvisi, Marco Franchini

ESTIMATION OF DISCHARGE AND ROUGHNESS BY MEASUREMENT OF WATER LEVELS ALONE. A Review of the Slope-Area Method

STIMA DELLA PORTATA E DELLA SCABREZZA MEDIANTE LA MISURA DI SOLI LIVELLI. Una rivisitazione dello Slope-Area Method

The Slope-Area method, braodly described in the technical literature, allows estimation of the discharge flowing through two river cross-sections located at a suitable distance and with no lateral inflow/outflow, when simultaneous water level measurements in the two sections and the roughness coefficient of the reach are available.
After a summary of the theoretical basics and mode of application of the method, we highlight its sensitivity to roughness, the latter expressed by means of the Manning coefficient. Then we describe a procedure for estimation of this coefficient based only on knowledge of the levels measured in two adjacent sections. The procedure is based on the concept of kinematic celerity and assumes that the bathymetry of the two sections and the length of the reach are known. Finally, we present an application of the procedure to a reach of the Arno River which shows that the roughness is a function of water depth. Comparison with the known rating curve allows us to validate the procedure proposed for estimation of the roughness coefficient and confirms the possibility of using the Slope-Area method to estimate the discharge on a continuous time basis, using measurement of the water levels alone.
Keywords: Manning’s Coefficient, Discharge, Gradually Varied Open Channel Flow.

Lo Slope-Area-Method, ampiamente descritto nella letteratura tecnica, consente di stimare la portata in transito fra due sezioni fluviali poste a opportuna distanza e prive di apporti laterali, avendo a disposizione misure simultanee di livello nelle due sezioni e il coefficiente di scabrezza di tratto. 
In questa memoria, dopo un richiamo dei fondamenti teorici e delle modalità di applicazione del metodo, se ne evidenzia la sensibilità alla scabrezza, quest’ultima espressa tramite il coefficiente di Manning. Quindi si descrive una procedura per la stima di questo coefficiente, che richiede la sola conoscenza di livelli misurati in due sezioni successive. La procedura si basa sul concetto di celerità cinematica e assume che la batimetria delle due sezioni e la lunghezza del tratto siano note. Si presenta infine un’applicazione a un tratto del fiume Arno che mette in evidenza come la scabrezza sia funzione della profondità idrica. Il confronto con la scala di deflusso storica consente di validare la procedura proposta per la stima del coefficiente di scabrezza e supporta la possibilità di utilizzare lo Slope-Area-Method per descrivere con continuità temporale la portata in transito appoggiandosi alla sola misura dei livelli.
Paole chiave: Coefficiente di Manning, Portata, Moto gradualmente variato.

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