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Giuliano Di Baldassarre, Attilio Castellarin, Armando Brath

LA DESCRIZIONE TOPOGRAFICA DELL’ALVEO NELLA MODELLISTICA IDRAULICA MONODIMENSIONALE

OPTIMAL CROSS-SECTION SPACING IN ONE-DIMENSIONAL HYDRODYNAMIC MODELS


Sommario
Il problema della definizione del numero minino di sezioni da impiegare per la descrizione della geometria di un tratto di corso d’acqua, ai fini dell’implementazione di un modello di propagazione di piena, è stato fino ad oggi affrontato in maniera sostanzialmente empirica, basando la scelta su considerazioni legate quasi esclusivamente alla disponibilità di risorse economiche per l’esecuzione dei rilievi topografici. Le poche indicazioni di letteratura sulla risoluzione ottimale di questi ultimi derivano da considerazioni basate sul buon senso o su schematizzazioni concettuali alquanto approssimate. Lo studio si propone di affrontare tale problematica con un approccio sperimentale di tipo numerico, che sfrutta le potenzialità delle moderne tecniche di rilievo topografico. L’analisi si concentra su due casi di studio relativi a due corsi d’acqua europei per i quali sono disponibili rilievi topografici ad alta risoluzione di tipo laser scanning: il primo caso, italiano, si riferisce ad un tratto di 55 km del Fiume Po, il secondo ad un tratto di 16 km del Fiume Severn, in Inghilterra centro-occidentale. Comparando i risultati del modello, implementato più volte con diversi gradi di dettaglio della descrizione geometrica dell’alveo, si perviene ad identificare la risoluzione minima necessaria. I risultati ottenuti sono evidentemente estendibili a situazioni in cui ci si avvalga delle sole tecniche di rilievo di tipo tradizionale.
Parole chiave: Modelli idraulici, LiDAR, Immagini ASAR, Fiume Po, Fiume Severn.

Summary
It is well known that choosing a suitable set of cross-sections for the representation of the natural geometry of a river is critical to the efficiency of one-dimensional (1D) hydraulic models. The scientific literature provides a few indications of the optimal distance between cross sections. These indications result from approximated theoretical analyses or from the application of common sense. Yet the identification of the optimal geometric description is still an open problem. This study aims at investigating this issue through an innovative numerical procedure. The procedure is applied to a ~55 km reach of the River Po (Italy) and a ~16 km reach of the River Severn (United Kingdom), for which high quality laser scanning altimetry are available. The high resolution Digital Terrain Models (DTMs) of the two river reaches enabled the construction of a series of hypothetical topographical ground surveys by retrieving cross sections directly from the DTM within a GIS (Geographical Information System) environment. The hypothetical surveys, characterized by different resolutions (i.e. different spacing between cross sections), were used to build different 1D hydraulic models of each reach. The models were applied to simulate historical and synthetic flood events for the two river reaches. The results of the simulations were then analyzed to quantify the efficiency of each model, and to assess how the decrease of survey resolution impacts the performance of the models themselves. The study results integrate with the indications reported in the scientific literature and provide practical and useful guidelines for 1D hydrodynamic modeling.
Keywords: Hydraulic Models, LiDAR, ASAR Images, River Po, River Severn.

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