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WFIUH

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The instantenous unit hydrograph can be produced by considering the width function. In this case, it is usually known as WFIUH. WGIUH has some nice property that allows for obtaining semi-analytical results on peak flows

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WFIUH

  1. 1. Riccardo Rigon WFIUH TheGreatWaveoffKanagawa,Hokusai1823
  2. 2. Riccardo Rigon 2 Kirkby, 1967; Rinaldo, Rigon e Marani, Geomorphological dispersion, Water Resour. Res., 1991 LA FUNZIONE DI AMPIEZZA è il numero di siti posti a distanza uguale dall’uscita misurando la distanza lungo la rete La partizione del bacino basata sulla funzione di ampiezza Width (function) Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph
  3. 3. Riccardo Rigon 3 Kirkby, 1967; Rinaldo, Rigon e Marani, The geomorphological dispersion, Water Resour. Res., 1991 Modello Cinematico Width (function) Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph
  4. 4. Riccardo Rigon 4 Mancano un po’ di formule qui
  5. 5. Riccardo Rigon 5 Lafunzionediampiezzariscalata,Rinaldo etal.,1995 LA FUNZIONE DI AMPIEZZA - WGIUH Width (function) Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph
  6. 6. Riccardo Rigon 6 Qui non si spiega perche’ si sceglie solo una parte dell’area satura. Comuque arrivati qui, sono gia’ quasi passate 2 h ! anche senza il dettaglio della partizione del bacino.
  7. 7. Riccardo Rigon 7 Determinazione della precipitazione efficace
  8. 8. Riccardo Rigon 8 Analisi Idrologica Distanze riscalate - Cismon Cismon: distanze riscalate per deflusso superficiale e subsuperficiale per saturazione del bacino del 40%. Width (function) Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph Rinaldoetal.,Canonegaugetheshapeofabasin?,WaterResour.Res.,1995
  9. 9. S. Franceschi e A. Antonello 9 Istogramma della funzione di ampiezza per il delusso superficiale relativo a una saturazione del bacino del 40%. Analisi Idrologica Distanze riscalate - Cismon Width (function) Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph
  10. 10. Riccardo Rigon 10 10% Width (function) Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph
  11. 11. Riccardo Rigon 11 30% Width (function) Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph
  12. 12. Riccardo Rigon 12 80% Width (function) Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph
  13. 13. Riccardo Rigon 13 Aggiungendo la Diffusione Width (function) Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph with Diffusion
  14. 14. Riccardo Rigon 14 Dall’approccio cinematico all’approccio diffusivo Mesa e Mifflin, 1986; Rinaldo et al., 1991 Aggiungendo la Diffusione Width (function) Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph with Diffusion
  15. 15. Riccardo Rigon 15 L’idrogramma istantaneo ottenuto a partire dalla funzione di ampiezza riscalata dipende da 4 parametri: 1/2 - Le 2 celerità (del deflusso nei versanti -uh - e nei canali - uc) 3 - Il coefficiente di diffusione D 4 - La frazione di area satura all’inizio dell’evento, q Aggiungendo la Diffusione Width (function) Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph with Diffusion
  16. 16. Riccardo Rigon 16 Simulazione di un idrogramma Width (function) Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph with Diffusion
  17. 17. Riccardo Rigon 17 Buoni risultati Fort Cobb, OK USA 05/26/2008 AfterPerathoner,2011 Results with Peakflow
  18. 18. Riccardo Rigon 18 AfterPerathoner,2011 Risultati meno buoni* Little Washita, OK 19/06/2007 * Sul Little Washita ne abbiamo avuti anche di buoni Results with Peakflow
  19. 19. Riccardo Rigon 19 AfterPerathoner,2011 Risultati meno buoni Passirio, Italy 23/07/2008 Results with Peakflow
  20. 20. Riccardo Rigon 20 Osservazioni Il grande trucco è stato che: il coefficiente di runoff è stato assegnato a posteriori: Fort Cobb <- 0.14 Little Washita <- 0.7 Passirio <- 0.2 Results with Peakflow
  21. 21. Riccardo Rigon 21 Osservazioni It seems that in some situations there is a delayed production of runoff which produces large recession curves with local maxima of discharges that do not correspond to rainfall impulses. Therefore the “tricky runoff coefficient” could be different from surface and subsurface flows. In the case of Passirio, it could be snow melting. PBIAS is always negative, meaning that a systematic underestimation of flow discharge. Results with Peakflow
  22. 22. Riccardo Rigon 22 Good results Fort Cobb, OK USA 05/26/2008 AfterPerathoner,2011 Results with Peakflow
  23. 23. Riccardo Rigon 23 AfterPerathoner,2011 Less good result* Little Washita, OK 19/06/2007 * On Little Washita we had also good results Results with Peakflow
  24. 24. Riccardo Rigon 24 AfterPerathoner,2011 Less good result Passirio, Italy 23/07/2008 Results with Peakflow
  25. 25. Riccardo Rigon 25 Observations There was a big trick: the runoff coefficient was estimated “a -priori” and was: Fort Cobb <- 0.14 Little Washita <- 0.7 Passirio <- 0.2 Results with Peakflow
  26. 26. Riccardo Rigon 26 Observations It seems that in some situations there is a delayed production of runoff which produces large recession curves with local maxima of discharges that do not correspond to rainfall impulses. Therefore the “tricky runoff coefficient” could be different from surface and subsurface flows. In the case of Passirio, it could be snow melting. PBIAS is always negative, meaning that a systematic underestimation of flow discharge. Results with Peakflow
  27. 27. Riccardo Rigon 27 Questions •How, the hell, can you estimated that damned runoff coefficient ? A fourth set of questions •Is there really there the minimal information for forecasting floods or can we do even better ? •We used everywhere (with some tricks but with ) with success. Why we did not systematize the parameters choice ? •Can we modify the model structure to include spatial variability of storms ? •Which storms should be use for envisioning extreme events ?
  28. 28. Riccardo Rigon 28 D’OdoricoeRigon,2003 La diffusione rimane importante nella determinazione del coefficiente di forma (skewness) dell’idrogramma (Botter e Rinaldo, 2003). EFFETTI GEOMORFOLOGICI Geomorfologia e Risposta idrologica E[t] ⇠ DC uc A1 T + E[th] Valore atteso del tempo di residenza nel bacino Valore atteso del tempo di residenza nei versanti
  29. 29. Riccardo Rigon 29 D’OdoricoeRigon,2003 La diffusione rimane importante nella determinazione del coefficiente di forma (skewness) dell’idrogramma (Botter e Rinaldo, 2003). EFFETTI GEOMORFOLOGICI Geomorfologia e Risposta idrologica E[t] ⇠ DC uc A1 T + E[th] Densità di drenaggio per costante Velocità dell’acqua nei canali Esponente di scaling delle aree
  30. 30. Riccardo Rigon 30 Contano di più i versanti o i canali ? Dipende dalle condizioni di saturazione del bacino EFFETTI GEOMORFOLOGICI Geomorfologia e Risposta idrologica E[t] = < xh > uh + < xc > uc velocità dell’acqua nei versanti lunghezza media dei versanti
  31. 31. Riccardo Rigon 31 Contano di più i versanti o i canali ? Dipende dalle condizioni di saturazione del bacino EFFETTI GEOMORFOLOGICI Geomorfologia e Risposta idrologica E[t] = < xh > uh + < xc > uc velocità dell’acqua nei canali lunghezza media dei canali
  32. 32. Riccardo Rigon 32 Contano di più i versanti o i canali ? Dipende dalle condizioni di saturazione del bacino EFFETTI GEOMORFOLOGICI Geomorfologia e Risposta idrologica E[t] = < xh > uh + < xc > uc tempo medio di residenza medio nei canali tempo di residenza medio nei versanti
  33. 33. Riccardo Rigon 33 La dispersione geomorfologica: ovvero conta di piu’ l’eterogeneità della dinamica o la struttura dei percorsi ? LA DISPERSIONE GEOMORFOLOGICA Geomorfologia e Risposta idrologica V ar[t] = 2 Dc < xc > u3 c + 2 Dh < xh > u3 h + V ar[xc] u2 c + V ar[xh] u2 h t := p V ar[t] Dispersione idrodinamica nei canali Dispersione idrodinamica nei versanti Varianza della lunghezza dei canali Varianza della lunghezza dei canali
  34. 34. Riccardo Rigon 34 La dispersione geomorfologica: ovvero conta di piu’ l’eterogeneità della dinamica o la struttura dei percorsi ? LA DISPERSIONE GEOMORFOLOGICA Geomorfologia e Risposta idrologica V ar[t] = 2 Dc < xc > u3 c + 2 Dh < xh > u3 h + V ar[xc] u2 c + V ar[xh] u2 h t := p V ar[t] Dispersione idrodinamica Dispersione geomorfologica
  35. 35. Riccardo Rigon 35 L’analisi sui fiumi e torrenti naturali sembra dimostrare che il termine geomrfologico è dieci volte più grande del termine dinamico. Ciò comporta che anche un modello con una idrodinamica semplificata (senza dispersione) è generalmente in grado di riprodurre l’onda di piena con buona approssimazione. LA DISPERSIONE GEOMORFOLOGICA Geomorfologia e Risposta idrologica
  36. 36. Riccardo Rigon 36 Contano di più i versanti o i canali: dipende dalla grandezza del bacino, anche per quanto riguarda le varianze ! C’e’ un trade-off tra saturazione iniziale del bacini e lunghezza dei canali. LA DISPERSIONE GEOMORFOLOGICA Geomorfologia e Risposta idrologica
  37. 37. Riccardo Rigon 37 Calcolo delle portate Geomorfologia e Risposta idrologica
  38. 38. Riccardo Rigon 38 Calcolo delle portate Geomorfologia e Risposta idrologica
  39. 39. Riccardo Rigon 39 Template 3h 4h 10h Calcolo delle portate Geomorfologia e Risposta idrologica
  40. 40. Riccardo Rigon Grazie per l’Attenzione

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