Morfometria dei Bacini Idrografici - idrologia@polito

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiMorfometria dei Bacini IdrograficiP Claps1

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiDa dove viene l’acqua?P Claps

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiP Claps

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiCos’è un bacino idrograficoDefinizione“…l’area che raccoglie la precipitazionein grado di produrre il deflussosuperficiale che si ritrova comeportata nella sezione di chiusura A”.Nomenclatura1. Bacino idrografico= area drenantesottesa dalla sezione idrica A2. Contorno del bacino = limite dibacino= spartiacque superficiale3. Rete idrografica= sistema di aste(tronchi) fluviali in un bacino4. Aste fluviali = ‘blue lines’ sulle cartetopograficheProblemiLo spartiacque topografico e freaticopossono risultare diversiP Claps

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiArea bacino ! Area lagoP Claps5

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiP Claps

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiDelimitazione del bacino idrograficoDa V. D’AgostinoP Claps7

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficispartiacque superficialeP Claps

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiSpartiacque SotterraneoP Claps

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiRipartizione flussi superficiali-sotterraneiP Claps

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiPossibili flussi extra-bacinoP Claps

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiEsempidi sezionigeologicheP Claps12

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiCURVA IPSOGRAFICA!(z) = area elementare avente quota za = area cumulata progressivaoppureA = area totale del bacino"Data la quota Z, fornisce larea complessiva a posta a quota non inferiore a ZAltitudine mediaDa V. D’AgostinoAltitudine mediarelativaP Claps13

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiCURVA IPSOGRAFICA DISCRETIZZATA! " = frazione di area compresa tra le curve di livello posto i e i+1 aventi quota Z i e Z i+1a i = area complessiva posta al di sopra della curva di livello di posto i.K = max indice posizione isoipsaQUOTA MEDIA DEL BACINOP Claps14

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiModello Digitale del Terreno (DTM)Da V. D’AgostinoP Claps15

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiCurva ipsografica dal DTMP Claps16

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiSesia a Borgosesia e sottobacini chiusi a VaralloP Claps17

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrografici!"#$%&'()*+#,-'!.%&/%0&1,!'2*&,0('2*&/%0&3%)',&"!!!&"!!7"*9,&468&!!!%"!!%!!!$"!!$!!!#"!!#!!!"!!!)*+,-.-./0120+*+,-3-+4-5506*.-.7-1-550)*18*69-.-./-58:;;,-! "! #!! #"! $!! $"! %!! %"! &!! &"! "!! ""! '!! '"! (!! ("!)"(%#-'!'%&45678P Claps18

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiCurve ipsograficheP Claps19

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiCURVA IPSOGRAFICA ADIMENSIONALE (IPSOMETRICA)#Z= Z max – Z min = Z max – Z(A) = rilievo del bacino""= quota relativa (compresa tra 0 e 1)La curva è riferita allarea relativa a/A (compresa tra 0 e 1)INTEGRALE IPSOMETRICO: = = area elementare aventequota zII>0.6 Stadio Giovanile (a)0.4

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiCurve ipsometrichez 0.42x 0 0.13z 0.48x 0 0.10z 0.53x 0 0.08z 0.56x 0 0.02P Claps21

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiPENDENZA MEDIA DEL BACINOMetodo di Alvard-HortonLa pendenza media di bacino i m risulta dalla media pesata delle pendenze locali.Pendenza di una fascia altimetricaSuperficie della fascia altimetrica!z = differenza di quota tra le isoipsel i = lunghezza delle isoipseSe si ha a disposizione un DEM si possono generare automaticamente le pendenzedelle singole celle e da queste calcolare il valore medioP Claps22

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiPENDENZA MEDIA DELLASTA PRINCIPALEPendenza idraulicamente media dellasta principale (Taylor-Schwartz)Si parte dalla formula di Chèzy:P Claps23

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiPROFILO LONGITUDINALE DELLASTA PRINCIPALEDa V. D’AgostinoP Claps24

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiINDICI DI FORMA DEL BACINOI fattori di forma di un bacino sono degli indici adimensionali che fornisconounidea approssimativa della forma planare del bacino idrografico. Essi sonoessenzialmente funzione dellarea A, del perimetro P e della lunghezza dellastaprincipale L.Rapporto di circolarità :Esprime il rapporto tra la superficie A del bacino e larea di un cerchio aventeperimetro P uguale a quello del bacino:(R è il raggio del cerchio equivalente).P Claps25

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiCoefficiente di uniformità (o di compattezza - di Gravelius):É il rapporto tra il perimetro P del bacino ed il perimetro di un cerchio con areauguale al bacino in esame:Indica il grado di irregolarità del contorno del bacino.P Claps26

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiFattore di forma:Indica approssimativamente il grado di sinuosità dellasta principale. Corrispondealla differenza tra la forma attuale e quella di un quadrato.Rapporto di allungamentoE il rapporto tra il diametro del cerchio di area A:e la lunghezza dellasta principale L.P Claps27

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiDensità di drenaggio:E data dal rapporto:L = lunghezza totale della rete di drenaggio [km]A = area del bacino [km 2 ]!Lunghezza media dei versanti:Per densità di drenaggio costante, un tratto di alveo di lunghezza L c drenamediamente una superficieTale superficie è approssimabile con due falde simmetriche di larghezza L v , per cuiP Claps28

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiDensit à !"#!"$%&'((#)'$#(&")"*%!"#$%&"'()( *(+* +%),)(#'* -,#.'* /)0)($'1#'* 23) "%,!34),),%(")-#-.(/-$& .0"+5 " 6789:;")? "# "$%&'((#) 7@.!@. AB986%3>%&3#)&% "%,,' $%>% 7@.9;6'$%'!"%,!C'D#&) 7@. B 9!"#$%&$+%("%,$1 * -2304)(")& 3&4.56+* E#1,%>>% ,%!D'$'>>%$#3>#DF%"%,!D,#.'%!"%,!C'D#&)* G,!1,433) &%# D'&',# H!0#I 'N#)&#P Claps29

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiLa Densità di Drenaggio non è un rapporto adimensionale, poichérappresenta il numero di chilometri di reticolo drenante per ognichilometro quadrato di superficie di bacino. l’unità di misura èpertanto il km -1 .A differenza dei fattori di forma, risente della scala diosservazione alla quale si va ad analizzare il bacino per ricavarnele caratteristiche fisiche e morfologiche.Mentre infatti i valori della superficie, del perimetro e dellalunghezza dell’asta principale sono pressoché invarianti infunzione della scala utilizzata, il valore della lunghezza totale delreticolo risente notevolmente di essa.Maggiore è il dettaglio cartografico di riferimento, maggiore èanche il dettaglio con cui vengono individuati tutti i rami drenantisul territorio: la somma delle lunghezze di tutti questi rami risultain questo modo alquanto variabile.La validità del parametro rimane comunque inalterata ai fini delconfronto tra i valori riscontrati in diversi sottobacini osservati allastessa scala.P Claps30

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrografici!"#$%&"'()*&$$()+,($()*-).-*%'-/"&Da V. D’AgostinoP Claps31

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiSCHEMI DI GERARCHIZZAZIONE DEI RETICOLI IDROGRAFICILO SCHEMA ORDINATIVO DI HORTON-STRAHLERHorton [1945]; Strahler [1952,1964]Numero d'ordine:1. Le sorgenti danno origine a canali (orami) di ordine 1;2. Quando due canali di ordine i sicongiungono, il canale emissario è diordine j=i+1;3. Quando due canali di ordine i e j siuniscono, il canale emissario assumel'ordine maggiore tra i due4. L'ordine ! del bacino idrografico èquello del canale di ordine massimo.P Claps32

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiLEGGI DI HORTONLa successione Prima legge di Horton (numero delle aste)N ,......1 , N 2 N del numero delle aste di diversoordine segue una serie geometrica inversa:NNi-1i= RBRB = rapporto di biforcazione (3< RB

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrografici@344)*+)%&'%5'6)*738'),#-"! !#!"!2"%*344)*+)%&'%5'6)*738'),#%9'%:3,+'#,#%;

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiSeconda legge di Horton (lunghezze)La successioneserie geometrica diretta.della lunghezza delle aste di diverso ordine segue unaR L = rapporto delle lunghezze (1.5< R L

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrografici!"#$%&''()*"+",(-(.!0" ! " !"! /!! ,&$$&)12)345-4#."! /# "! /"!#$%&'(#)*$+011210121021" !! " !# $%&' ( " )*+,-./0 1203 45 1267 82511 12668 0259 52:77 02596 6211 82010 82;;3 00281 52753 0021:: 85251 52731 85289&*

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiTerza legge di Horton (pendenze)E analoga alla prima legge:R J = rapporto delle pendenze (1.5< R J

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiLegge delle aree (Schumm)Ha formulazione analoga a quella della seconda legge di Horton:R A = rapporto delle aree (3 < R A < 6)= valor medio delle aree A i drenate dai c canali di ordine iRelazione di Schumm [1956]= lunghezza media dei tratti di ordine wP Claps38

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrografici!"##$%&$'()'"%*"$"##!! +##! +$"! +Da V. D’AgostinoP Claps39

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrografici!"#$%&'$&%&#()#!*+ ,-.&/0,#')/-1')02+,-.&/0,#"#$3&44&#()#5,$6% ! 987 ;8:5,$6#?@Da V. D’AgostinoP Claps40

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiSCHEMA ORDINATIVO DI SHREVE [1966, 1967]Nodo giunzioneNodo sorgenteTrattoW(4)=4livello 4W(3)=4W(2)=2W(1)=1livello 3livello 2livello 1Il numero dei segmenti esterni, indicato con n, è detto magnitudine M della rete. Poichè si assumeche in una giunzione si uniscano non più di due segmenti, si ha M=2n-1.P Claps41

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiSCHEMA ORDINATIVO DI SHREVE [1966, 1967]Nello schema proposto da Shreve [1966, 1967], si considera il reticolo idrograficocome un albero trivalente, composto da nodi e tratti, essendo i tratti o segmenticompresi fra due nodi successivi ed i nodi definibili in due tipi: sorgente egiunzione.Data la distinzione dei nodi fra sorgenti e giunzioni, i segmenti che compongono larete si distinguono fra interni ed esterni.I segmenti esterni sono compresi tra una sorgente e la prima giunzione a valle;quelli interni sono invece compresi tra due successive giunzioni o tra la sezione dichiusura e la prima giunzione a monte di questa.La distanza topologica di un segmento dalla sezione di chiusura è pari al numero disegmenti che bisogna attraversare per giungervi; tutti i segmenti che hanno la stessadistanza topologica appartengono allo stesso livello topologico. La massimadistanza topologica all'interno della rete ne costituisce il diametro d. La funzione dilarghezza W(x) della rete fornisce il numero dei segmenti che appartengono ad ognilivello x.P Claps42

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrograficiClassificazione del reticolo secondo Shreve e la relativa funzione diampiezza topologica.P Claps43

IDROLOGIAMorfometria dei bacini idrografici!"#"$$%#&'$&()% *%++" #&',-'$" &*#-+-.&("!"#$%&'()*+(),-#"./%%%%%%%%%(),-#"./P Claps44