GrassMeeting Trento Feb 2011

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http://grass.osgeo.org/wiki/GRASS_AddOns#r.hazard.flood
r.hazard.flood is an implementation of a fast procedure to detect flood prone areas. The exposure to flooding may be delineated by adopting a topographic index (TIm) computed from a DEM. The portion of a basin exposed to flood inundation is generally characterized by a TIm higher than a given threshold, tau. The threshold is automatically determinated from the cellsize. The proposed procedure may help in the delineation of flood prone areas especially in basins with marked topography. The use of the modified topographic index should not be considered as an alternative to standard hydrological-hydraulic simulations for flood mapping, but it may represent a useful and rapid tool for a preliminary delineation of flooding areas in ungauged basins and in areas where expensive and time consuming hydrological-hydraulic simulations are not affordable or economically convenient.

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GrassMeeting Trento Feb 2011

  1. 1. Un tool per lindividuazionespeditiva delle aree soggette a rischio inondazioneMargherita Di Leo, Salvatore Manfreda, Mauro Fiorentino Dipartimento di Ingegneria e Fisica dellAmbiente (DIFA) Università degli Studi della Basilicata
  2. 2. Introduzione La pianificazione territoriale e la corretta gestione del territorio dovrebbero portare in conto lesposizione ai rischi naturali nellottica dellimplementazione di piani di protezione civile per la salvaguardia della vita umana e dei beniMargherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 dislocati sul territorio. In questo contesto, un particolare interesse e` rivolto alle aree soggette a rischio inondazione.
  3. 3. Il rischio inondazione Problema: Lindividuazione delle aree inondabili viene eseguita mediante studi idrologico–idraulici che richiedono il rilievo delle sezioni fluviali ed unapprofondita conoscenza del territorio. Tali studi, demandati come competenza alle Autorità di bacino, risultano ancora frammentari per il territorio italiano.Margherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 Daltro canto, tali studi sono economicamente dispendiosi e non sempre possibili per un territorio vasto ed allo stesso tempo eterogeneo nelle caratteristiche idrologiche e morfologiche. Metodi speditivi
  4. 4. Parametri morfologici delle aree esposte e di quelle non esposte La distribuzione di probabilita` condizionata di diversi parametri geomorfologici rispetto ai 4 livelli di esposizione (P1, P2,Margherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 P3, P4) mostra forme molto simili, mentre sono molto diverse dalla probabilita` condizionata P0 (aree non esposte a rischio)
  5. 5. Gli indici topografici e la morfologia Indice Topografico Kirkby, 1975 Definisce la tendenza dellacqua Stream ad accumularsi in aree a debole line pendenza e vicine alle aste fluviali Contour line Upsl op e co ntributi ng IT ≡ln ( ) ( Ad ) Tan β aMargherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 area (Kirkby, 1975) Indice Topografico Modificato: n ITm≡ln ( ) ( Ad ) Tan β (Manfreda et al., 2007) tiene conto dellinfluenza nei processi di esondazione delle aste del primo 0<n<0,5 e del secondo ordine (classificazione di Horton)
  6. 6. Funzione errore Lerrore ER1 definisce la percentuale di errore in relazione alla individuazione corretta delle aree inondabili mentre ER2 rappresenta lerrore dovuto alla sovrastima del metodo. Lobiettivo era trovare il valore della soglia che minimizzasse entrambi gli errori.Margherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 Sottostima Sovrastima Flooding areas with IT m ≤τ Non Flooding areas with IT m ≥τ ER 1= 100 , ER 2= 100 . Flooding areas from PAI Non Flooding areas from PAI
  7. 7. Il caso studio: il bacino del fiume Arno Slope ITm≡ln    A d n Tan β Mappa di rischio PAIMargherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 Flow Accumulation MFD
  8. 8. Il caso studio: il bacino del fiume Arno Individuazione dei sottobacini 6 1 4 5 8 11 10 7 9Margherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 3 2
  9. 9. Il caso studio: il bacino del fiume Arno Tabella: Descrizione delle principali caratteristiche dei sottobacini individuatiMargherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 DEM riscalato da 20 m a 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 260, 360, 720
  10. 10. Dipendenza di scala Dipendenza di scala dellerrore totale del metodo in funzione della risoluzione di cella 120 mMargherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011
  11. 11. Dipendenza di scala Esponente n calcolato per i diversi bacini in funzione della risoluzione del DEMMargherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 0.46 n=0.016⋅(cellsize )
  12. 12. Dipendenza di scala Soglia τ in funzione dellesponente n calibrato dellindice topografico modificatoMargherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 τ =10.89⋅n+2.282
  13. 13. Implementazione in GRASS GIS: r.hazard.floodMargherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011
  14. 14. Implementazione in GRASS GIS: r.hazard.flood Aree a rischio inondazione ottenute applicando r.hazard.flood su tutto il territorio italiano.Margherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 Fonte DEM: SRTM
  15. 15. Implementazione in GRASS GIS: r.hazard.floodMargherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 Il risultato di r.hazard.flood sul La mappa di rischio corrispondente bacino del fiume Arno. ad un periodo di ritorno di 500 anni, fonte: PAI
  16. 16. Conclusioni - La metodologia proposta per lindividuazione delle aree inondabili e` affetta da un errore molto basso di sottostima e uno uno piu` rilevante di sovrastima. Comunque il metodo e` uno strumento preliminare nella delimitazione delle aree inondabili o laddove non fosse possibile eseguire studiMargherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 idrologico idraulici di dettaglio. - Offre buoni risultati in presenza di morfologie vivaci.
  17. 17. Bibliografia Manfreda S., Di Leo M., Sole A., Detection of Flood Prone Areas Using Digital Elevation Models, JHE 2010. Permalink: http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0000367Margherita Di Leo – Trento, 11 Febbraio 2011 Grazie
  18. 18. License of this document             This work is licensed under a Creative Commons License.                         http://creativecommons.org/licenses/by­sa/3.0/                                      2011, Margherita Di Leo, Italy                                      dileomargherita AT gmail DOT comLicense details: Attribution­ShareAlike 3.0:You are free:  * to Share — to copy, distribute and transmit the work  * to Remix — to adapt the workUnder the following conditions:  * Attribution — You must attribute the work in the manner specified by the author or licensor (but not in any way that suggests that they endorse you or your use of the work).  *Share Alike — If you alter, transform, or build upon this work, you may distribute the resulting work onlyunder the same, similar or a compatible license.With the understanding that:  * Waiver — Any of the above conditions can be waived if you get permission from the copyright holder.  * Other Rights — In no way are any of the following rights affected by the license:       o Your fair dealing or fair use rights;       o The authors moral rights;       o Rights other persons may have either in the work itself or in how the work is used, such as publicity or privacy rights.

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