- Descrizione
- La modellazione del bacino idrografico: principali componenti
- L'analisi dei dati meteorologici
- La simulazione idrologica
- Obbiettivi dei corsi di formazione
- Applicazione del software a casi reali
Descrizione
Il software HEC-HMS permette di simulare la risposta di un bacino idrografico investito da un evento meteorico di caratteristiche note. Il funzionamento del programma è stato testato in varie zone geografiche ed è risultato utile per schematizzare una grande serie di situazioni che si possono trovare in natura; sia riferiti a grandi bacini idrografici che a piccole aree urbane o naturali.
Gli idrogrammi calcolati dal programma possono essere utilizzati, anche in combinazione con altri software, per studiare problemi diversi come per esempio la disponibilità della risorsa idrica, il drenaggio urbano, la previsione delle piene, l'impatto dello sviluppo delle aree urbane, il progetto degli sfioratori di piena nelle dighe, la mitigazione del rischio idraulico, ecc..
Il programma è caratterizzato da un ambiente di lavoro integrato e completo di: database, utility per l'inserimento e la modifica dei dati, un motore di calcolo e un sistema di visualizzazione dei risultati. Tutte le componenti sono accessibili tramite un interfaccia grafica molto funzionale.
I dati relativi alle serie temporali sono archiviati in file in formato Data Storage System (DSS), la scrittura e la lettura dei dati vengono gestiti dal programma stesso in maniera del tutto trasparente.
Il motore di calcolo deriva da oltre 30 anni di esperienza, infatti molti algoritmi che derivano dalle versioni precedenti del programma ( HEC-1 1998, HEC-1F 1989, PRECIP 1989 e HEC-IFH 1992) sono stati implementati in nuove e moderne librerie di calcolo.
La modellazione del bacino idrografico: principali componenti
La rappresentazione fisica del bacino idrografico viene fatta nella schematizzazione di bacino attraverso varie componenti, come sottobacini, tronchi fluviali, giunzioni, ritenute, fuoriuscite, sorgenti e pozzi, unite tra di loro a formare una rete completa. Il software utilizza in pratica una schematizzazione a parametri concentrati del bacino idrografico, cioè il bacino idrografico viene schematizzato come un insieme di sottobacini idrografici uniti insieme tra loro dai tronchi fluviali e dalle giunzioni. Ogni sottobacino risponde alla evento pluviometrico secondo delle caratteristiche che sono del sottobacino ma che derivano dalle caratteristiche morfologiche, di uso del suolo, ecc. presenti nello stesso sottobacino. Solo in un caso, utilizzando il metodo di Clark modificato, è possibile ricorrere anche ad una schematizzazione a parametri distibuiti.
Le principali componenti disponibili per schematizzare il comportamento del bacino idrografico sono:
- calcolo della pioggia efficace;
- trasformazione afflussi-deflussi;
- propagazione della piena.
Per il calcolo della pioggia efficace sono disponibili vari metodi che permettono di simulare le perdite dovute all'infiltrazione e/o evaporazione come per esempio la perdita iniziale e costante, il metodo Curve Number del Soil Conservation Service ed il metodo di Green e Ampt.
Allo stesso modo sono disponibili vari metodi da utilizzare per trasformazione afflussi-deflussi tra i quali l'idrogramma unitario di Clark, Snyder o del Soil Conservation Service . Come già detto in precedenza è possibile utilizzare anche il metodo di Clark modificato in caso di schematizzazioni a parametri distribuiti.
Infine una varietà di modelli di calcolo sono disponibili per simulare la propagazione dell'onda di piena lungo i tronchi fluviali; si va infatti dal semplice trasferimento a metodi più complessi come quello di Muskingum-Cunge sia per canali di forma semplice che per canali di forma complessa.
L'analisi dei dati meteorologici
All'interno del programma è presente una componente che permette di inserire, ed eventualmente analizzare, serie di dati pluviometrici in modo da ottenere le caratteristiche pluviometriche dell'evento di progetto, in pratica lo ietogramma di progetto, da inserire come dato nella modellazione.
All'interno di questa componente è possibile utilizzare diversi metodi per l'analisi dei dati storici di precipitazione oppure utilizzare risultati derivanti da precedenti elaborazioni di serie statistiche di dati pluviometrici. E' possibile inoltre selezionare diverse modalità per distribuire spazialmente la pioggia incluso il metodo dei poligoni di Thiessen (topoieti).
La simulazione idrologica
Una volta inseriti i dati necessari è possibile effettuare la simulazione idrologica del bacino idrografico con la possibilità di selezionare diverse durate e intervalli di simulazione. Eseguiti la modellazione è possibile visualizzare i risultati ottenuti sia in forma grafica che tabellare.
In questa fase sono inoltre possibili alcune operazioni di taratura del modello, in particolare, se si dispone di un idrogramma misurato è possibile tarare alcuni parametri inseriti piuttosto che altri in forma automatica.
Obbiettivi dei corsi di formazione
Al termine del corso base i partecipanti saranno in grado di eseguire la modellazione idrologica di un bacino idrografico con i metodi a parametri concentrati più utilizzati allo stato attuale (Idrogramma Unitario Istantaneo e Curve Number del Soil Conservation Service) al fine di valutare le principali caratteristiche della piena di progetto (portata massima, volume di deflusso, tempo di risposta, ecc.).
Al termine del corso avanzato i partecipanti saranno in grado di eseguire modellazioni idrologiche complesse di un bacino idrografico, con l’utilizzo di modelli a parametri distribuiti, compreso la valutazione degli effetti delle principali tipologie di interventi di sistemazione idraulica, quali casse d’espansione, adeguamenti di sezione e diversivi, sulle caratteristiche di deflusso del corso d’acqua studiato. I partecipanti saranno inoltre in grado di eseguire la modellazione idrologica continua di un bacino idrografico al fine di valutarne il bilancio idrico.
Applicazione del software a casi reali
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