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Verbano 1998 monitoraggio

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Giorgio Beatrizotti
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Il monitoraggio, un mezzo per la riduzione dei danni: previsioni in tempo reale della quota del Verbano Giorgio Salvad竪1, Stefano Pisani2, Alberto Dei2 1: Laboratorio Fisica Terrestre - DCT/DIE - SUPSI/Trevano-Manno 2: Istituto Scienze della Terra - SUPSI/Cadenazzo
Scopo Segnalazione tempestiva del pericolo di esondazione del Verbano per minimizzare i danni, tramite: - monitoraggio in tempo reale della situazione idrologica dei principali affluenti del Verbano; - previsioni meteorologiche (a causa delle dimensioni ridotte del bacino)
Confronto pioggia-portata 4/9/981/00 4/9/983/00 4/9/985/00 4/9/987/00 4/9/989/00 4/9/9811/00 4/9/9813/00 4/9/9815/00 4/9/9817/00 4/9/9819/00 4/9/9821/00 4/9/9823/00 5/9/981/00 5/9/983/00 5/9/985/00 5/9/987/00 5/9/989/00 5/9/9811/00 5/9/9813/00 5/9/9815/00 5/9/9817/00 5/9/9819/00 5/9/9821/00 5/9/9823/00 6/9/981/00 6/9/983/00 6/9/985/00 6/9/987/00 6/9/989/00 6/9/9811/00 6/9/9813/00 6/9/9815/00 6/9/9817/00 6/9/9819/00 6/9/9821/00 6/9/9823/00 0 2 4 6 8 10 12 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Column D Column G data pioggia(mm/h) portata(m3/s)
Schema dello sviluppo Rete di rilevamento e trasmissione in tempo reale Gestione dei dati e loro rappresentazione Distribuzione areale delle piogge Scelta modello pioggiadeflusso Calibrazione
Posizione dei pluviometri e dei limnigrafi
Rete attuale
Verbano 1998 monitoraggio
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Distribuzione delle piogge
portata in entrata portata in uscita Bacini imbriferi: pioggia deflusso depurazione delle piogge: metodo del CN convoluzione delle piogge: metodo di Nash Aste fluviali metodo di Muskingum Invasi di ritenzione integrazione con un metodo di Runge-Kutta
Depurazione: metodo del CN Due parametri precipitazioni fino al ruscellamento CN:determina la capacit di campo varia da evento a evento deve essere determinato nel corso dellevento
Convoluzione: metodo di Nash Due parametri n: numero di serbatoi lineari in cascata k: costante caratteristica del bacino Due effetti: laminazione sfasamento tra pioggia e idrogramma n, k variano poco da evento a evento (identificati con gli eventi storici)
Aste fluviali: metodo di Muskingum Due parametri fattore di forma dellinvaso (non critico) tempo per percorre lasta Identificati con gli eventi storici
Lago A h dh dt = I t Q h t I(t): idrogramma totale in entrata A(h): superficie Q(h(t)): portata in uscita- dipende dal livello integrazione con Runge-Kutta
Modello bacino imbrifero Verbano Ticino-Bzo asta fluv. AB Verzasca invaso C Maggia D Maggia-Toce E Toce F Toce-sbocco G H J K Ticino-Tresa invaso Ceresio Tresa-sbocco
Novembre 97 Inizio evento: 05.11.97 istante della previsione: 07.11.97:0200 192.0 192.2 192.4 192.6 192.8 193.0 193.2 193.4 193.6 05.11.9700:00 06.11.9700:00 07.11.9700:00 08.11.9700:00 09.11.9700:00 10.11.9700:00 Data Livellodellago(m) modello misure misuredopo previsione
Novembre 97 Inizio evento : 05.11.97 istante della previsione : 08.11.97:0200 192.0 192.2 192.4 192.6 192.8 193.0 193.2 193.4 193.6 05.11.9700:00 06.11.9700:00 07.11.9700:00 08.11.9700:00 09.11.9700:00 10.11.9700:00 Data Livellodellago(m) modello misure misuredopo previsione
Novembre 97 Inizio evento: 05.11.97 istante della previsione : 12.11.97:0200 192.0 192.2 192.4 192.6 192.8 193.0 193.2 193.4 193.6 05.11.9700:00 07.11.9700:00 09.11.9700:00 11.11.9700:00 13.11.9700:00 15.11.9700:00 Data Livellodellago(m) modello misure misuredopo previsione
Novembre 97 (piogge effettive) inizio evento: 05.11.97 istante della previsione: 08.11.97:0200 (piogge effettive) 192.0 192.2 192.4 192.6 192.8 193.0 193.2 193.4 193.6 5.11.970.00 6.11.970.00 7.11.970.00 8.11.970.00 9.11.970.00 10.11.970.00 data livellodellago(m) modello misure
Aprile 98 Uscita costante 180 m3/s Precipitazione prevista 240 Mm3 misurata 353 Mm3 inizio evento: 02.05.98:0000 istante della previsione: 05.04.98:0200 192.6 192.8 193.0 193.2 193.4 193.6 193.8 194.0 2.4.980.00 3.4.980.00 4.4.980.00 5.4.980.00 6.4.980.00 7.4.980.00 data livellodellago(m) modello misure misuredopo previsione istantedellaprevisione
Pioggia prevista - effettiva Bacino imbrifero Verbano 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 5.4.982.00 5.4.986.00 5.4.9810.00 5.4.9814.00 5.4.9818.00 5.4.9822.00 6.4.982.00 6.4.986.00 6.4.9810.00 6.4.9814.00 6.4.9818.00 6.4.9822.00 data pioggiaglobale(migliaiam3) Pr_T previsione Pl_T effettiva Pioggia totale prevista: 240'132 migliaia di m3 Pioggia totale effettiva: 353'501 migliaia di m3
Aprile 98 Uscita costante 180 m3/s Precipitazione prevista 343 Mm3 misurata 263 Mm3 inizio evento: 02.04.98:0000 istante della previsione: 06.04.98:0200 192.6 192.8 193.0 193.2 193.4 193.6 193.8 194.0 2.4.980.00 3.4.980.00 4.4.980.00 5.4.980.00 6.4.980.00 7.4.980.00 8.4.980.00 data livellodellago(m) modello misure misuredopo previsione istantedellaprevisione
Pioggia prevista - effettiva 6/4/982/00 6/4/983/00 6/4/984/00 6/4/985/00 6/4/986/00 6/4/987/00 6/4/988/00 6/4/989/00 6/4/9810/00 6/4/9811/00 6/4/9812/00 6/4/9813/00 6/4/9814/00 6/4/9815/00 6/4/9816/00 6/4/9817/00 6/4/9818/00 6/4/9819/00 6/4/9820/00 6/4/9821/00 6/4/9822/00 6/4/9823/00 7/4/980/00 7/4/981/00 7/4/982/00 7/4/983/00 7/4/984/00 7/4/985/00 7/4/986/00 7/4/987/00 7/4/988/00 7/4/989/00 7/4/9810/00 7/4/9811/00 7/4/9812/00 7/4/9813/00 7/4/9814/00 7/4/9815/00 7/4/9816/00 7/4/9817/00 7/4/9818/00 7/4/9819/00 7/4/9820/00 7/4/9821/00 7/4/9822/00 7/4/9823/00 8/4/980/00 8/4/981/00 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 Bacino imbrifero Verbano Pr_T previsione Pl_T effettiva data pioggiaglobale(migliaiam3)
Settembre 93 (pioggia effettiva) inizio evento: 22.09.93 istante della previsione: 24.09.93:1800 (piogge effettive) 193.0 193.5 194.0 194.5 195.0 195.5 196.0 196.5 197.0 22.9.930.00 23.9.930.00 24.9.930.00 25.9.930.00 26.9.930.00 27.9.930.00 28.9.930.00 data livellodellago(m) modello misure
Categorie errori Errore di modello schematizzazione del bacino (CN+Nash) eventi storici delle portate dei fiumi : < 4% Errore delle previsioni calibrazione prima del picco eventi storici delle portate dei fiumi: ~ 6..8%
Settembre 93 - 23.09.93:1800 22/9/93 0/00 23/9/93 0/00 24/9/93 0/00 25/9/93 0/00 26/9/93 0/00 27/9/93 0/00 28/9/93 0/00 191.0 192.0 193.0 194.0 195.0 196.0 197.0 Column D Column F Column G data livellodellago(m)
Settembre 93 - 23.09.93:0000 22/9/93 0/00 23/9/93 0/00 24/9/93 0/00 25/9/93 0/00 26/9/93 0/00 27/9/93 0/00 28/9/93 0/00 191.0 192.0 193.0 194.0 195.0 196.0 197.0 198.0 Column D Column F Column G Column H data livellodellago(m)
Categorie errori Errore di modello schematizzazione del bacino (CN+Nash) eventi storici delle portate dei fiumi : < 4% Errore delle previsioni calibrazione prima del picco eventi storici delle portate dei fiumi: ~ 6..8 % incertezza nella previsione di pioggia dopo 4-6 ore fattore preponderante
Prossimi lavori Scambio dati con regioni italiane (pluviometri, limnigrafi e previsioni) Calibrazione bacino imbrifero della valle del Toce e integrazione nel modello previsionale Limiti di confidenza della previsione Visualizzazione previsione (lago,fiumi)
Verbano 1998 monitoraggio
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  • 1. Il monitoraggio, un mezzo per la riduzione dei danni: previsioni in tempo reale della quota del Verbano Giorgio Salvad竪1, Stefano Pisani2, Alberto Dei2 1: Laboratorio Fisica Terrestre - DCT/DIE - SUPSI/Trevano-Manno 2: Istituto Scienze della Terra - SUPSI/Cadenazzo
  • 2. Scopo Segnalazione tempestiva del pericolo di esondazione del Verbano per minimizzare i danni, tramite: - monitoraggio in tempo reale della situazione idrologica dei principali affluenti del Verbano; - previsioni meteorologiche (a causa delle dimensioni ridotte del bacino)
  • 4. Schema dello sviluppo Rete di rilevamento e trasmissione in tempo reale Gestione dei dati e loro rappresentazione Distribuzione areale delle piogge Scelta modello pioggiadeflusso Calibrazione
  • 5. Posizione dei pluviometri e dei limnigrafi
  • 11. portata in entrata portata in uscita Bacini imbriferi: pioggia deflusso depurazione delle piogge: metodo del CN convoluzione delle piogge: metodo di Nash Aste fluviali metodo di Muskingum Invasi di ritenzione integrazione con un metodo di Runge-Kutta
  • 12. Depurazione: metodo del CN Due parametri precipitazioni fino al ruscellamento CN:determina la capacit di campo varia da evento a evento deve essere determinato nel corso dellevento
  • 13. Convoluzione: metodo di Nash Due parametri n: numero di serbatoi lineari in cascata k: costante caratteristica del bacino Due effetti: laminazione sfasamento tra pioggia e idrogramma n, k variano poco da evento a evento (identificati con gli eventi storici)
  • 14. Aste fluviali: metodo di Muskingum Due parametri fattore di forma dellinvaso (non critico) tempo per percorre lasta Identificati con gli eventi storici
  • 15. Lago A h dh dt = I t Q h t I(t): idrogramma totale in entrata A(h): superficie Q(h(t)): portata in uscita- dipende dal livello integrazione con Runge-Kutta
  • 16. Modello bacino imbrifero Verbano Ticino-Bzo asta fluv. AB Verzasca invaso C Maggia D Maggia-Toce E Toce F Toce-sbocco G H J K Ticino-Tresa invaso Ceresio Tresa-sbocco
  • 17. Novembre 97 Inizio evento: 05.11.97 istante della previsione: 07.11.97:0200 192.0 192.2 192.4 192.6 192.8 193.0 193.2 193.4 193.6 05.11.9700:00 06.11.9700:00 07.11.9700:00 08.11.9700:00 09.11.9700:00 10.11.9700:00 Data Livellodellago(m) modello misure misuredopo previsione
  • 18. Novembre 97 Inizio evento : 05.11.97 istante della previsione : 08.11.97:0200 192.0 192.2 192.4 192.6 192.8 193.0 193.2 193.4 193.6 05.11.9700:00 06.11.9700:00 07.11.9700:00 08.11.9700:00 09.11.9700:00 10.11.9700:00 Data Livellodellago(m) modello misure misuredopo previsione
  • 19. Novembre 97 Inizio evento: 05.11.97 istante della previsione : 12.11.97:0200 192.0 192.2 192.4 192.6 192.8 193.0 193.2 193.4 193.6 05.11.9700:00 07.11.9700:00 09.11.9700:00 11.11.9700:00 13.11.9700:00 15.11.9700:00 Data Livellodellago(m) modello misure misuredopo previsione
  • 20. Novembre 97 (piogge effettive) inizio evento: 05.11.97 istante della previsione: 08.11.97:0200 (piogge effettive) 192.0 192.2 192.4 192.6 192.8 193.0 193.2 193.4 193.6 5.11.970.00 6.11.970.00 7.11.970.00 8.11.970.00 9.11.970.00 10.11.970.00 data livellodellago(m) modello misure
  • 21. Aprile 98 Uscita costante 180 m3/s Precipitazione prevista 240 Mm3 misurata 353 Mm3 inizio evento: 02.05.98:0000 istante della previsione: 05.04.98:0200 192.6 192.8 193.0 193.2 193.4 193.6 193.8 194.0 2.4.980.00 3.4.980.00 4.4.980.00 5.4.980.00 6.4.980.00 7.4.980.00 data livellodellago(m) modello misure misuredopo previsione istantedellaprevisione
  • 22. Pioggia prevista - effettiva Bacino imbrifero Verbano 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 5.4.982.00 5.4.986.00 5.4.9810.00 5.4.9814.00 5.4.9818.00 5.4.9822.00 6.4.982.00 6.4.986.00 6.4.9810.00 6.4.9814.00 6.4.9818.00 6.4.9822.00 data pioggiaglobale(migliaiam3) Pr_T previsione Pl_T effettiva Pioggia totale prevista: 240'132 migliaia di m3 Pioggia totale effettiva: 353'501 migliaia di m3
  • 23. Aprile 98 Uscita costante 180 m3/s Precipitazione prevista 343 Mm3 misurata 263 Mm3 inizio evento: 02.04.98:0000 istante della previsione: 06.04.98:0200 192.6 192.8 193.0 193.2 193.4 193.6 193.8 194.0 2.4.980.00 3.4.980.00 4.4.980.00 5.4.980.00 6.4.980.00 7.4.980.00 8.4.980.00 data livellodellago(m) modello misure misuredopo previsione istantedellaprevisione
  • 24. Pioggia prevista - effettiva 6/4/982/00 6/4/983/00 6/4/984/00 6/4/985/00 6/4/986/00 6/4/987/00 6/4/988/00 6/4/989/00 6/4/9810/00 6/4/9811/00 6/4/9812/00 6/4/9813/00 6/4/9814/00 6/4/9815/00 6/4/9816/00 6/4/9817/00 6/4/9818/00 6/4/9819/00 6/4/9820/00 6/4/9821/00 6/4/9822/00 6/4/9823/00 7/4/980/00 7/4/981/00 7/4/982/00 7/4/983/00 7/4/984/00 7/4/985/00 7/4/986/00 7/4/987/00 7/4/988/00 7/4/989/00 7/4/9810/00 7/4/9811/00 7/4/9812/00 7/4/9813/00 7/4/9814/00 7/4/9815/00 7/4/9816/00 7/4/9817/00 7/4/9818/00 7/4/9819/00 7/4/9820/00 7/4/9821/00 7/4/9822/00 7/4/9823/00 8/4/980/00 8/4/981/00 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 Bacino imbrifero Verbano Pr_T previsione Pl_T effettiva data pioggiaglobale(migliaiam3)
  • 25. Settembre 93 (pioggia effettiva) inizio evento: 22.09.93 istante della previsione: 24.09.93:1800 (piogge effettive) 193.0 193.5 194.0 194.5 195.0 195.5 196.0 196.5 197.0 22.9.930.00 23.9.930.00 24.9.930.00 25.9.930.00 26.9.930.00 27.9.930.00 28.9.930.00 data livellodellago(m) modello misure
  • 26. Categorie errori Errore di modello schematizzazione del bacino (CN+Nash) eventi storici delle portate dei fiumi : < 4% Errore delle previsioni calibrazione prima del picco eventi storici delle portate dei fiumi: ~ 6..8%
  • 27. Settembre 93 - 23.09.93:1800 22/9/93 0/00 23/9/93 0/00 24/9/93 0/00 25/9/93 0/00 26/9/93 0/00 27/9/93 0/00 28/9/93 0/00 191.0 192.0 193.0 194.0 195.0 196.0 197.0 Column D Column F Column G data livellodellago(m)
  • 28. Settembre 93 - 23.09.93:0000 22/9/93 0/00 23/9/93 0/00 24/9/93 0/00 25/9/93 0/00 26/9/93 0/00 27/9/93 0/00 28/9/93 0/00 191.0 192.0 193.0 194.0 195.0 196.0 197.0 198.0 Column D Column F Column G Column H data livellodellago(m)
  • 29. Categorie errori Errore di modello schematizzazione del bacino (CN+Nash) eventi storici delle portate dei fiumi : < 4% Errore delle previsioni calibrazione prima del picco eventi storici delle portate dei fiumi: ~ 6..8 % incertezza nella previsione di pioggia dopo 4-6 ore fattore preponderante
  • 30. Prossimi lavori Scambio dati con regioni italiane (pluviometri, limnigrafi e previsioni) Calibrazione bacino imbrifero della valle del Toce e integrazione nel modello previsionale Limiti di confidenza della previsione Visualizzazione previsione (lago,fiumi)