Durante l'intervento saranno illustrate le problematiche legate alla gestione dei dati, alla messa in opera del modello, alla sua calibrazione e validazione ed al suo utilizzo. In particolare si analizzeranno i risultati della modellazione per la stima della disponibilità di risorse idriche per l'isola. Il modello per il territorio sardo è composto da 109 bacini, suddivisi in 1363 sottobacini, ognuno caratterizzato da una grande varietà di suoli, di coperture vegetazionali e regioni geo-morfologiche. Il modello è stato calibrato e validato con dati di portata in 27 sezioni di controllo ubicate nei bacini idrografici dell'isola.

1. Center for advanced study and research in Sardinia (CRS4), Loc.
Piscina Manna, Pula (Ca), Italy.
“BILANCIO IDROLOGICO”
Applicazione del modello SWAT in Sardegna
Marzo 2015
Pier Andrea Marras

2. “BILANCIO IDROLOGICO”
Impostazione del modello idrologico
Calibrazione e validazione del modello
Risultati

3. “BILANCIO IDROLOGICO”
MODELLAZIONE IDROLOGICA
DATI DI INPUT:
Digital Elevation Model 10 m (RAS)
direzione del flusso
zone di accumulo del flusso
spartiacque
Reticolo idrografico (SITR)
Posizione degli invasi (SITR)
Stazioni idrometriche (SISS)
Stazioni monitoraggio (ARPAS)
ArcSWAT interface

4. “BILANCIO IDROLOGICO”
MODELLAZIONE IDROLOGICA
ArcSWAT interface
Bacini idrografici modellati: 109
Sottobacini individuati: 1365
sezioni di chiusura individuate tenendo conto di:
- superficie drenante (>10 km2)
- posizione stazioni idrometriche storiche
- posizione stazioni ARPAS
- invasi artificiali
- confluenze a mare
Criticità:
- Difficoltà nella delineazione delle zone
pianeggianti
- Opere di canalizzazione

5. “BILANCIO IDROLOGICO”
MODELLAZIONE IDROLOGICA: HRU
Uso del SuoloTipi di suoloDEM
Carta dell’Uso del Suolo 2008 (RAS)DB Suoli (CRS4)Calcolate in base al DEM 10x10 m (RAS)

6. DATABASE DEI SUOLI (CRS4)
Struttura standard USDA
Contiene i parametri fisici dei suoli
Studi pedologici precedenti:
Arangino, et al., 1986; Aru et al.,1991; Costantini et
al., 1999; Montanarella, 1999; Righini et al., 2001
Carta dei suoli
“BILANCIO IDROLOGICO”
MODELLAZIONE IDROLOGICA: SUOLI

7. “BILANCIO IDROLOGICO”
MODELLAZIONE IDROLOGICA: LAND USE
CONVERSIONE DEI DATI SULL’USO DEL SUOLO
Uso del Suolo (Corine Land Cover – V livello di dettaglio)
Land Use (USDA – STD SWAT input)
Ortofoto RAS
Carta dell’Uso del Suolo 2008 (RAS)

8. “BILANCIO IDROLOGICO”
DATI PLUVIOMETRICI
PERIODI DI SIMULAZIONE
1922-1982
Stazioni pluviometriche: 239
1979-2008
Stazioni pluviometriche: 242

9. “BILANCIO IDROLOGICO”
Modello non calibrato
PARAMETRI IN OUTPUT A PASSO MENSILE/ANNUALE
Afflussi
Deflussi
Ruscellamento
superficiale
Evapotraspirazione
reale
Percolazione

10. Modello idrologico Output modello
“BILANCIO IDROLOGICO”
CALIBRAZIONE
Analisi delle
problematiche
Scelta dei parametri e
analisi di sensitività
Modifica
parametrizzazioneCALIBRAZIONE
Output calibrato
Il risultato è
soddisfacente? VALIDAZIONE
NO
SI

11. “BILANCIO IDROLOGICO”
CALIBRAZIONE E VALIDAZIONE:
PUNTI DI CONTROLLO (SISS)

12. Modello idrologico
Stazioni idrometriche
Calibrazione/validazione Validazione (spaziale)
Serie
calibrazione
Serie
validazione
Calibrazione del modello
“BILANCIO IDROLOGICO”
CALIBRAZIONE E VALIDAZIONE

13. “BILANCIO IDROLOGICO”
CALIBRAZIONE
METODOLOGIA “SUFI2”
Definisce e quantifica l’incertezza del modello
Adatta le portate simulate alle portate
osservate
Nash Sutcliffe
index
CRITICITA’:
- Processo estremamente lungo e laborioso (migliaia di iter:1 iter = ~ 2 ore)
- Sono necessari diversi tentativi di modifica dei parametri
-∞, NS, 1
1= modello perfetto

14. “BILANCIO IDROLOGICO”
CALIBRAZIONE
ANALISI DI SENSITIVITA’ DEI PARAMETRI
Globale
Quali parametri controllano maggiormente i risultati? Per quali valori di CN2 la risposta del modello migliora?
One-At-Time

15. “BILANCIO IDROLOGICO”
CALIBRAZIONE (APPROCCIO REGIONALE)
Risultato fase 1
r__CN2.mgt______FRSE -0.9 -0.8
r__CN2.mgt______PAST -0.4 -0.2
r__CN2.mgt______AGRL -0.9 -0.8
r__CN2.mgt__D 0.4 0.6
v__ESCO.hru 0.6 1.0
V__ESCO.hru______ PAST 0.9 1.0
v__ALPHA_BF.gw__A,B 0 0.5
v__ALPHA_BF.gw__C,D 0.5 1
v__ALPHA_BF.gw______AGRL,GRAR 0.8 1
r__SOL_AWC().sol 0.6 0.8
r__SOL_BD().sol -0.5 -0.1
r__SOL_K().sol__A,B 0.0 0.8
r__SOL_K().sol__C,D -0.8 0.0
v__GW_DELAY.gw 20 80
v__RCHRG_DP.gw 0.5 1
Calibrazione sui parametri di:
- Suoli
- Uso del suolo e copertura vegetativa

16. “BILANCIO IDROLOGICO”
VALIDAZIONE
NS = 0.89
NS = 0.69

17. “BILANCIO IDROLOGICO”
CALIBRAZIONE: METODOLOGIA
Approccio regionale Approccio sub regionale
Calibrazione sui parametri di:
- Suoli
- Uso del suolo e copertura vegetativa
Suddivisione del territorio in macrozone:
- geomorfologia
- clima
- risposta idrologica
- Parametrizzazioni ad hoc per macrozone
- Parametri non considerati nella prima fase

18. “BILANCIO IDROLOGICO”
CALIBRAZIONE: FIUME COGHINAS
(APPROCCIO SUB REGIONALE)
Diga “Muzzone” sul Fiume Coghinas
Risposta idrologica simile NS = 0.70
Portate sovrastimate (+ 25,6 %)
Sovrastima del deflusso superficiale
Sottostima dell’evapotraspirazione
Sottostima dell’infiltrazione
Problemi riscontrati:

19. Sezione “Mannu di Ozieri a Ponte Legna”
Sezione “Rio Buttule a Buttule”
Sezione “Mannu di Ozieri a Fraigas”
“BILANCIO IDROLOGICO”
CALIBRAZIONE: FIUME COGHINAS
(APPROCCIO SUB REGIONALE)

20. Sezione “Mannu di Berchidda a Berchidda”
Sezione “Oschiri a Concabella”
“BILANCIO IDROLOGICO”
CALIBRAZIONE: FIUME COGHINAS
(APPROCCIO SUB REGIONALE)

21. Diga “Muzzone” sul Fiume Coghinas
Risposta idrologica ottimizzata
NS = 0.80
“BILANCIO IDROLOGICO”
VALIDAZIONE: FIUME COGHINAS
(APPROCCIO SUB REGIONALE)

22. Applicazione della stessa metodologia
“BILANCIO IDROLOGICO”
ANDAMENTO DELLE PORTATE SIMULATE
FIUME FLUMENDOSA

23. “BILANCIO IDROLOGICO”
TERMINI DEL BILANCIO
FUME TIRSO