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SOFTWARE HEC

Descrizione

I software HEC, sviluppati da “Hydrologic Engineering Center” del US Army Corps of Engineers presso cui la società Ruwa è accreditata per la distribuzione e l'assistenza dei software oggetto della formazione, permettono di affrontare e risolvere una serie di problematiche che riguardano l'ingegneria idraulica.

In questi ultimi anni sono stati sviluppati anche software che permettono di analizzare gli impatti che le sistemazioni idrauliche e/o prelievi idrici possono avere sugli habitat e quindi sulle caratteristiche qualitative dei corsi d'acqua.

Tra i software HEC quelli più diffusi sono HMS e RAS. Il primo (HEC-HMS) è specifico per la modellazione idrologica dei bacini idrografici e quindi per la determinazione delle portate di piena attese in determinate sezioni del bacino in funzione dei tempi di ritorno considerati. Il secondo software (HEC-RAS) serve invece per simulare la propagazione dell’onda di piena lungo il reticolo idraulico e determinare quindi l’altezza che il livello idrico raggiunge nelle varie sezioni evidenziando quindi possibili criticità del reticolo stesso e permettendo infine di perimetrare le aree allagabili con diversi tempi di ritorno.

I software HEC sono caratterizzati da un buon rapporto tra costo d'investimento e prestazioni. Essi sono infatti reperibili gratuitamente sul sito internet del “Hydrologic Engineering Center” del US Army Corps of Engineers per cui il solo costo d'investimento è relativo alla formazione del personale preposto al loro utilizzo. Allo stesso tempo si tratta di programmi molto completi che permettono di effettuare modellazioni anche molto complesse sia in moto permanente che in moto vario.

Un altro importante vantaggio legato ai software HEC è legato al notevole e continuo sviluppo che “Hydrologic Engineering Center” riserva a tali programmi, nuove e più aggiornate versioni sono infatti prodotte ogni anno. Questi motivi sono alla base del notevole sviluppo che l'utilizzo di tali software ha conosciuto negli ultimi anni sia in Italia che nel resto del mondo.

Programma dei corsi formativi RUWA sui software HEC

 

HEC-HMS - La modellazione idrologica del bacino idrografico

Il software HEC-HMS permette la simulazione idrologica di un bacino idrografico con l'ausilio di modelli afflussi-deflussi a parametri concentrati e semidistribuiti. 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. Il software Geo-HMS è un'estensione del programma ArcView (Esri) e permette di elaborare le informazioni territoriali disponibili (Carta Tecnica Regionale, modello digitale del terreno, uso del suolo, geologia, litologia, ecc.) all’interno di un GIS al fine di estrarne i dati necessari per la modellazione idrologica all’interno di HEC HMS.

 

HEC-RAS - La modellazione idraulica del reticolo idrografico

Il software HEC-RAS permette di eseguire modellazioni idrauliche di corsi d'acqua naturali o canali artificiali al fine di ricostruire il profilo di corrente e le caratteristiche idrauliche in tutte le sezioni. Le modellazioni idaruliche possono eserre eseguite, secondo le necssità, in regime di moto permanente o vario e con schema di moto monodimensionale o quasi bidimensionale Il software HEC-RAS è un sistema integrato predisposto per un uso interattivo tramite un interfaccia grafica che permette di accedere alle altre componenti quali l'analisi idraulica, l'archiviazione e la gestione dei dati e la visualizzazione dei risultati. Il sistema dispone di tre componenti principali per la modellazione idraulica secondo lo schema monodimensionale destinate rispettivamente al regime di moto permanente, vario e ad quello con fondo mobile. Le tre componenti sono comunque strettamente interconnesse, utilizzano infatti gli stessi dati geometrici. E' inoltre possibile effettuare alcuni tipi di verifiche idrauliche quali quella di erosione alle pile di un ponte.

Per le modellazioni idrauliche di corsi d’acqua in regime di moto vario oltre al classico schema monodimensionale è possibile anche l'utilizzo di uno schema quasi-bidimensionale che prevede l’utilizzo di celle d’accumulo poste ai lati del corso d’acqua. Tramite l'utilizzo di alcuni elementi specifici è inoltre possibile simulare l'effetto provocato sulla corrente dalla presenza di strutture in alveo e restringimenti di sezione, sia che si tratti di opere idrauliche che di attraversamenti viari e/o ferroviari. Di conseguenza è possibile ottimizzare le caratteristiche dell'opera da eseguire affinchè si inserisca nel miglior modo nel contesto idraulico del tratto di corso d'acqua interessato dall'intervento o, qualora richiesto, può essere possibile individuare le aree soggette a diversa probabilità di esondazione. Il programma in ogni caso permette di realizzare verifiche idrauliche nelle varie situazioni in cui viene richiesto di includere in un progetto uno studio idraulico completo. Il software Geo-RAS è un'estensione del programma ArcView (Esri) e permette di elaborare le informazioni territoriali disponibili all’interno di un GIS al fine di estrarne i dati necessari per la modellazione idraulica all’interno di HEC RAS, quali le sezioni trasversali e le caratteristiche delle aree allagabili schematizzabili come celle d’accumulo. Al termine delle modellazione idraulica i l'aaplicativo permette inoltre di importare i risultati ottenuti all’interno di un GIS in modo da procedere alla perimetrazione delle aree allagabili in maniera automatica. Per interfacciare il software HEC-RAS con un sistema informativo territoriale (GIS) esistono anche altre possibilità basate su GIS Open Source, in particolare una valida e affidabile alternativa è quella di utilizzare il Gis Mapwindow che con l'ausilio di appositi plug-in permette sia di estrarre le sezioni da un modello digitale del terreno che di restituire i risultati ottenuti in HEC-RAS su un GIS e quindi di ricostruire le aree allagabili.

 

La gestione dei dati in formato DSS (applicativi vari)

Per gestire in maniera completa gli archivi in formato DSS, alcuni applicativi (DSSUTL, HecDssVue, HEC-DSS M.E. Data Exchange Add-In., ecc.) sono stati sviluppati dalla HEC, in particolare essi permettono di estrarre, modificare ed inserire serie di dati negli archivi in formato Data Storage System (DSS) e di rappresentarli in forma grafica e/o tabellare.

 

Altri Software HEC

HEC-ResSim Questo programma permette di gestire una rete di serbatoi con la possibilità di utilizzare diversi elementi e funzionalità sia in ingresso che in uscita dal sistema quali le pompe e offre una gestione molto efficace delle reti.
HEC-ResPRM (Prescriptive Reservoir Model) è un pacchetto software sviluppato per assistere i progettisti, gli operatori e i responsabili nella pianificazione e ottimizzazione delle operazioni di un sistema di serbatoi. HEC-ResPRM utilizza un processo di ottimizzazione di gestione della rete per suggerire il miglior funzionamento.
HEC-FDA Il programma utilizza le elaborazioni fatte in HEC-RAS e i dati relativi agli elementi vulnerabili per valutare l'entità dei danni previsti in funzione dei diversi tempi di ritorno permettendo la redazione di carte di vulnerabilità dei territori.
HEC-SSP Programma di visualizzazione e condivisione dati idro-meteorologici in tempo reale, utilizzato anche per la gestione delle emergenze idrogeologiche.
HEC-RPT Il software HEC-EFM è stato realizzato per supportare gli esperti nella determinazione delle risposte degli ecosistemi ai cambiamenti nel regime di flusso di un fiume anche collegato a zone umide. I metodi implementati in HEC-EFM riguardano: 1) analisi statistiche dei rapporti tra ecologia e l'idrologia, 2) la modellazione idraulica, e 3) l'utilizzo di Sistemi Informativi Geografici (GIS) per visualizzare i risultati e gli altri dati territoriali. Attraverso questo software gli studiosi saranno in grado di visualizzare e definire le condizioni ecologiche esistenti, evidenziare la necessità del ripristino siti, e di valutare e classificare le alternative in base alla prevedibile evoluzione dei diversi aspetti dell'ecosistema in funzione del cambiamento del regime idrologico ed idraulico del tronco considerato.
HEC-EFM Questo programma permette di gestire una rete di serbatoi con la possibilità di utilizzare diversi elementi e funzionalità sia in ingresso che in uscita dal sistema quali le pompe e offre una gestione molto efficace delle reti.
HEC-EFM Plotter (v 1.0) HEC-EFM plotter è stato progettato per aiutare gli utenti a visualizzare e interpretare l'output generato da HEC-EFM. Gli output disponibili vengono automaticamente importati con una serie di visualizzazioni standard per i regimi di deflusso e le relazioni con gli ecosistemi. Visualizzando ogni passo di calcolo che HEC-EFM esegue durante l'analisi delle serie storiche, HEC-EFM Plotter offre l'opportunità di capire i processi statistici utilizzati da HEC-EFM e fornisce un modo per visualizzare in modo interattivo e calibrare quindi le funzioni statistiche utilizzate per definire le relazioni tra idrologia ed ecologia.
HEC-RTS Il software HEC-RTS (Real Time Simulation) permette di predisporre una catena modellistica mettendo insieme modelli idrologici (HEC-HMS), modelli di gestione dei sebatoi (HEC-ResSim) e modelli idraulici (HEC-RAS).
HEC-FIA Il software HEC-FIA (Flood Impact Analysis), fornito gratuitamente dalla HEC, offre la possibilità di stimare gli impatti associati a eventi di inondazione e ai benefici attribuiti ai progetti di controllo delle inondazioni.
HEC-LifeSIM Il software HEC-LifeSim (Life Loss Estimation)  è un sistema di simulazione dinamica distribuita spazialmente per la stima della perdita potenziale di vite e dei danni economici diretti dovuti alle inondazioni da alluvioni, cedimenti di dighe e di argini.
HEC-DSS Il software HEC-DSS (Data Storage System) è un sistema di archiviazione dati implementato dalla HEC. Si tratta di un sistema di database progettato per memorizzare e recuperare in modo efficiente dati scientifici tipicamente sequenziali.

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