La previsione delle piene resta una delle sfide centrali dell’idrologia, per l’intrinseca complessità dei processi che governano la generazione del deflusso e la loro forte dipendenza da clima, suolo e condizioni geomorfologiche. Il corpus di ricerca qui presentato sviluppa un quadro coerente volto a collegare comprensione dei processi e modellistica probabilistica, con particolare attenzione alle distribuzioni di frequenza delle piene derivate teoricamente.

Dalla Comprensione Concettuale alla Modellistica Teorica

I primi contributi (es. Gioia et al., 2007; Fiorentino et al., 2006) si sono concentrati sull’identificazione delle variabili chiave che controllano la generazione delle piene, evidenziando il ruolo delle aree contribuenti al deflusso, dell’umidità del suolo e della variabilità delle precipitazioni come fattori fondamentali dei colmi di piena.

Un passo avanti importante è stato lo sviluppo delle distribuzioni di frequenza delle piene derivate teoricamente, basate sul concetto che i colmi di piena possono essere descritti come il prodotto del deflusso per unità di area e dell’area contribuente dinamicamente variabile. Questo approccio, inizialmente formalizzato nel modello IF e poi esteso, fornisce un’alternativa fisicamente basata ai metodi puramente statistici.

Il lavoro di Gioia et al. (2008) ha introdotto un quadro generalizzato che incorpora molteplici meccanismi di generazione del deflusso, mostrando che le distribuzioni delle piene possono essere interpretate attraverso la coesistenza di diversi processi a soglia.

Meccanismi Duali e il Modello TCIF

Un avanzamento chiave di questa linea di ricerca è il riconoscimento che la generazione delle piene è governata da due meccanismi distinti:

  • eventi ordinari associati ad aree contribuenti limitate ed eccesso di infiltrazione
  • eventi estremi associati alla saturazione diffusa del bacino e al superamento della capacità di invaso

Questa concettualizzazione ha portato allo sviluppo del modello TCIF (Two-Component IF), che tiene esplicitamente conto di questi processi duali.

Il modello TCIF (Gioia et al., 2012; Iacobellis et al., 2011) ha dimostrato come l’interazione tra forzante climatica e proprietà del bacino controlli non solo la magnitudo delle piene ma anche la forma e l’asimmetria delle distribuzioni di frequenza delle piene  .

Inoltre, le applicazioni regionali hanno mostrato che i parametri del modello possono essere legati a descrittori geomorfoclimatici, consentendo la previsione in bacini non strumentati e supportando approcci di regionalizzazione.

Pubblicazioni

  • Gioia, A., Iacobellis, V., Manfreda, S., Fiorentino, M. (2017). Comparison of different methods describing the peak runoff contributing areas during floods. Hydrological Processes. https://doi.org/10.1002/hyp.11169
  • Gioia, A., Iacobellis, V., Manfreda, S., Fiorentino, M. (2012). Influence of infiltration and soil storage capacity on flood peaks. Hydrology and Earth System Sciences. https://doi.org/10.5194/hess-16-937-2012
  • Iacobellis, V., Gioia, A., Manfreda, S., Fiorentino, M. (2011). Flood quantiles estimation based on theoretically derived distributions. Natural Hazards and Earth System Sciences. https://doi.org/10.5194/nhess-11-673-2011
  • Fiorentino, M., Gioia, A., Iacobellis, V., Manfreda, S. (2011). Regional analysis of runoff thresholds behaviour. Advances in Geosciences. https://doi.org/10.5194/adgeo-26-139-2011
  • Gioia, A., Iacobellis, V., Manfreda, S., Fiorentino, M. (2008). Runoff thresholds in derived flood frequency distributions. Hydrology and Earth System Sciences. https://doi.org/10.5194/hess-12-1295-2008
  • Manfreda, S., Fiorentino, M. (2008). A stochastic approach for the description of the water balance dynamics. Hydrology and Earth System Sciences. https://doi.org/10.5194/hess-12-1189-2008
  • Fiorentino, M., Manfreda, S., Iacobellis, V. (2007). Peak runoff contributing area as hydrological signature. Advances in Water Resources. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2006.11.017
  • Gioia, A., Iacobellis, V., Fiorentino, M., Manfreda, S. (2007). Influence of climatic and soil factors on flood frequency distributions. WSEAS Transactions.
  • Fiorentino, M., Gioia, A., Iacobellis, V., Manfreda, S. (2006). Analysis on flood generation processes by means of a continuous simulation model. Advances in Geosciences. https://doi.org/10.5194/adgeo-7-231-2006

Questa pagina fa parte della linea di ricerca Modellistica Idrologica di HydroLAB. Vedi anche:Estremi Pluviometrici Idrologici · Modellistica Stocastica e Dinamiche di Piena · Ecoidrologia · Modello DREAM · Soluzioni Basate sulla Natura.