3. Teoria e Normativa - ProgramGeo: geotechnical …

1 PROGRAM GEO Piena Teoria E COEFFICIENTE DI DEFLUSSO MEDIO ANNUO DI UN bilancio IDROLOGICO DI UN BACINO del bilancio idrologico secondo di uno specchio d CALCOLO DELLE CURVE DI POSSIBILIT STIMA DELLE PRECIPITAZIONI Curve Number del Soil Conservation di Rasulo e Gisonni (1997)..22 Metodo di Green e Ampt (1911).. ELABORAZIONE DELLA PIOGGIA DI dell altezza del coefficiente di dello di progetto a intensit di progetto con ietogramma triangolare (metodo di Chicago)(1953)..28 Pioggia di progetto con il metodo di Sifalda (1973).. CURVA ANALISI MORFOLOGICA DEL del reticolo idrografico secondo parametri relativi ai parametri PORTATE DI MASSIMA statistiche locali (Gumbel)..43 Analisi statistiche regionali ( )..44 Stima dell idrogramma di piena (metodo di Nash)..46 Stima dell idrogramma di piena (metodo )..49 Stima dell idrogramma di piena (metodo razionale.)

2 EROSIONE DI UN BACINO E TRASPORTO dell erosione di un VERIFICA DI SEZIONI D in condizione di moto in condizione di moto GEO Piena Teoria e Coefficiente di deflusso medio annuo di un coefficiente di deflusso medio annuo (Cd) si intende il rapporto fra ildeflusso annuale del corso d'acqua, riferito ad una determinata sezione dichiusura, e il volume delle precipitazioni cadute durante lo stesso periodoall'interno del suo bacino imbrifero. Non va confuso con il coefficiente diafflusso, che il rapporto fra il volume d acqua che defluisce in superficie ela precipitazione meteorica riferiti ad un unico evento programma utilizza, per il calcolo di questo parametro idrologico, ilmetodo semplificato di Kennessey, applicabile soprattutto a piccoli metodo passa attraverso la stima di tre indici parziali, legatirispettivamente all acclivit media del bacino (Ca), alla sua coperturavegetale (Cb) e alla permeabilit delle rocce affioranti (Cp), che sono,insieme a quelli climatici, i principali fattori influenzanti il volume deldeflusso superficiale.

3 Acclivit media del bacino. In generale una maggiore acclivit media comporta un aumento del deflussosuperficiale, sfavorendo il ristagno delle acque meteoriche e di conseguenzal'infiltrazione e l'evapotraspirazione. Copertura vegetale del fitta copertura vegetale fa diminuire il valore del coefficiente dideflusso, sia perch maggiore in questi casi il volume d'acqua disperso pertraspirazione dalle piante, sia perch la vegetazione tende ad ostacolare ildeflusso superficiale, rallentandolo e favorendo quindi l'infiltrazione. Permeabilit media del ' evidente che un'elevata permeabilit media favorisce l'infiltrazione delleacque meteoriche, riducendo di conseguenza il deflusso superficiale. Fattori climatici (piovosit e temperatura) .2 PROGRAM GEO Piena che dai valori annuali delle precipitazioni e della temperatura, il valoredel coefficiente di deflusso influenzato dalla loro distribuzione nel corsodell' possono verificare due casi massime precipitazioni coincidono con i massimi valori ditemperatura: in questo caso da attendersi un'intensa evapotraspirazione,con forte riduzione del deflusso superficiale e di conseguenza delcoefficiente di massime precipitazioni coincidono con i minimi valori ditemperatura.

4 In questo caso da attendersi una perdita perevapotraspirazione minima ed un elevato deflusso le altre possibili combinazioni fra valori di temperatura e piovosit sicollocano ovviamente fra questi due stima dell'influenza dei fattori climatici sul valore di Cd pu essere fattaattraverso l'INDICE DI ARIDITA', definito come segue:Ia = [ P / (T+10) + 12 x p / t] / 2 con :P = afflusso medio annuo;T = temp. media annua;p e t = afflusso e temperatura del mese pi valore di Ia cresce all'aumentare del rapporto fra precipitazioni totaliannue e temperatura media annuale e del rapporto fra precipitazioni delmese meno piovoso e relativa temperatura mensile. In generale quindi cisi deve aspettare, a parit di temperature, un maggior deflusso superficialeal crescere dell'altezza delle precipitazioni e viceversa, e a parit di afflussometeorico, un aumento di Cd al diminuire delle metodo di Kennessey individua tre intervalli di valori di Ia, ad ognuno deiquali corrisponde una serie differente di coefficienti di deflusso GEO Piena < 2525 Ia 40Ia > 40 Ca-acclivit > 35% 10 - - < Cp-permeabilit Molto La procedura da seguire per la valutazione del coefficiente di deflussomedio annuo secondo Kennessey la seguente.

5 Si calcola l Indice di Aridit , utilizzando la relazione vista sopra; Per ogni singolo fattore (acclivit , vegetazione e permeabilit ) si valutala distribuzione dell'area del bacino all'interno delle categorie viste , per il fattore vegetazione: Area totale bacino = 16 Kmq, Ia<25;4 kmq presentano una copertura di tipo boschivo (25% del totale);6 kmq sono coltivati ( del totale);3 kmq sono destinati a pascolo ( del totale);3 kmq sono privi di vegetazione ( del totale). Si moltiplicano le aree percentuali per i relativi coefficienti GEO Piena per il fattore (coefficiente per la copertura boschiva) x = ; (coefficiente per la copertura a coltivo) x = ; (coefficiente per la copertura a pascolo) x = ; (coefficiente per la mancanza di vegetazione) x = Si sommano i risultati per ogni singolo fattore, ottenendo i per il fattore vegetazione:Cv= + + + Si sommano i tre coefficienti di deflusso parziali Cv,Ca e Cp e si ottieneCd, coefficiente di deflusso medio annuo del quanto riguarda la precisione di questo metodo, facendo un confrontocon i valori di Cd ottenuti per uno stesso bacino, attraverso misure direttedel volume di deflusso, si valutato che l'errore non superi generalmente il10%.

6 Il procedimento di Kennessey non pu sostituire quindi la misuradiretta delle acque di deflusso, ma pu fornirne una buona stima nei bacininon attrezzati e quindi, in particolare, utile per bacini arealmente ricordato che il valore di Cd ottenuto rappresenta solo un dato medio, inquanto durante l anno, al modificarsi dei fattori climatici, anche ilcoefficiente di deflusso subisce delle variazioni metodo di Kennessey consente di valutare infine il bilancio idrologicoanche solo di singoli settori di bacino, fatto questo utile per la stima, peresempio, dell infiltrazione efficace. Limitando infatti la stima del bilanciosolo a quelle aree all'interno del bacino che si ritiene siano, per condizionimorfologiche e di permeabilit favorevoli, zone d'infiltrazione, si possonoottenere valori pi attendibili, della quantit d acqua che s infiltra GEO Piena bilancio idrologico di un bacino bilancio idrologico la stima dei volumi idrici che entrano ed escono daun bacino idrografico in un determinato intervallo di tempo (generalmenteun anno).

7 In maniera sintetica, pu essere espresso nella seguente forma:P = D + ET DR;conP = precipitazioni totali nell intervallo di tempo considerato (mm);D = deflusso totale (superficiale e sotterraneo) (mm);ET= evapotraspirazione reale (mm);DR= variazione delle riserve idriche (mm).Se i parametri P, D ed ET sono mediati su un lungo intervallo di tempo (peresempio 30 anni) DR tende ad annullarsi, perch nel lungo periodo lepositive e negative delle riserve si compensano. In questo caso si parla diBilancio Idrologico Annuo l'intervallo di tempo da utilizzare per mediare i parametri delbilancio (per anni), si procede valutando l'afflusso idrico medio nelperiodo parametro P del bilancio viene espresso generalmente sotto forma dialtezze meteoriche (mm) ed ricavabile attraverso la costruzione di unaCarta delle Isoiete medie annue o pi semplicemente attraverso il metodo diThiessen, attraverso l interpolazione dei valori registrati nelle stazioni dimisura, facendo attenzione ad escludere punti di misura eccessivamentedistanti dall area esaminata e/o in condizioni climatiche GEO Piena essere ricavata direttamente attraverso la formula di Turc oindirettamente attraverso la stima dell' evapotraspirazione potenziale(formula di Thornthwaite o di Serra).

8 Evapotraspirazione reale secondo ' il volume d'acqua che viene realmente perso per evapotraspirazione. Larelazione la seguente:ET = P / ( + P2 / L2);conP(mm) = precipitazioni medie annue;L = 300 + 25 x T + x T2;T(C ) = temperatura media annua dell' relazione fornisce risultati soddisfacenti per tutti i climi, anche seva utilizzata con prudenza nel caso di piccoli bacini, dove tende a fornirevalori generalmente sovrastimati. Evapotraspirazione potenziale (EP).E' il volume d'acqua massimo che potrebbe essere perso perevapotraspirazione. Pu non coincidere con ET, quando non vi sufficientedisponibilit idrica nel bacino. La relazione pi utilizzata per il calcolo diEP quella di Thornthwaite, che necessita come input solo dei valori dellatemperatura media formula del Thornthwaite ha la seguente forma:EP =K x 16 x (10 x T / ic)a;7 PROGRAM GEO Piena (mm) = evapotraspirazione media mensile;T(C ) = temperatura media mensile dell'aria;ic = indice mensile di calore dato da:ic = (T / 5) ;con T 0 (C ) (se T<0 si pone T=0);a = 675 x ic3 - 771 x ic2 + 1792 x ic +.

9 109 107 105K = coefficiente correttivo che tiene conto dell' le latidudini del Centro-Nord Italia si usano i seguenti 12 valori mensili: pratica spesso K viene posto uguale a 'evapotraspirazione media annua data dalla somma dei 12 valori questa relazione fornisce risultati in buon accordo con le relazione di uso comune quella di Serra, che per richiede, per lastima dei valori mensili di EP, anche la conoscenza dell' umidit formula di Serra per il calcolo dell evapotraspirazione potenziale annua la seguente:EP(mm) = 270 x x T;quella per l evapotraspirazione mensile:EP(mm) = x [ (1 - Um) / ] x [ 1 - ( T / 2) / 1000) x x T;con Um (mm) = umidit media relativa del mese;T (C ) = temperatura media del mese; T (C ) = differenza fra le temperature estreme del GEO Piena Deflusso (superficiale e sotterraneo).]

10 Rappresenta il volume d'acqua che esce dal bacino scorrendo in superficie oin profondit . Il deflusso superficiale pu essere fornito attraverso misuredirette delle portate dei corsi d'acqua alla sezione di sbocco del bacinooppure attraverso il prodotto fra gli afflussi meteorici e il coefficiente dideflusso calcolato con il metodo di Kennessey:Qs(mm) = P x Cd;L'infiltrazione sotterranea viene quindi calcolata per differenza fra gli altriparametri del bilancio :Ie(mm) = P - ET - accadere che Ie risulti negativo. Questo si verifica, quando ET presentaun valore eccessivamente elevato (per esempio se si applica la formula diTurc in bacini arealmente poco estesi). Schema del bilancio idrologico secondo l'EP mensile con il metodo di Thornthwaite, possibilecostruire uno schema delle variazioni mensili dei volumi idrici entranti eduscenti dal bacino, contenente i seguenti dati:riga mensili;riga potenziale mensile;riga P-EP;riga trattenuta dallo strato superficiale (Rs), variabilenormalmente da 50 a 400 mm (diminuisce con l'aumentare dellapermeabilit dello strato superficiale ed aumenta con il cresceredella copertura vegetale);riga reale, corrispondente a quella potenziale solo sesi ha P EP oppure se P<EP, ma Rs EP-P; in caso contrario sar ET<EP;9 PROGRAM GEO Piena del volume d'acqua trattenuto dallo strato superficiale,positiva se P>EP, negativa se P<EP;riga idrico, cio quantit d'acqua che defluisce in superficie os'infiltra; si ha quando P>EP ed Rs ha raggiunto il suo valoremassimo.