L’ idrologia e’ la scienza che studia i flussi idrici dall’atmosfera al suolo, dai fiumi verso il mare e ancora verso l’atmosfera, che costituiscono il ciclo idrologico.
L’interesse dell’Ingegneria riguarda la quantificazione ai fini tecnici, piuttosto che la piena comprensione, di questi fenomeni.
Nel 1917 fu istituito in Italia il Servizio Idrografico Italiano (S.I.I.) presso il Ministero dei Lavori Pubblici, affidando ad esso la misura, la raccolta e l’elaborazione dei principali dati meteorologici.
Con il D. L. 183/1989 le competenze del S.I.I. furono trasferite alla Presidenza del Consiglio dei Ministri (sul finire degli anni novanta tali competenze vennero poi trasferite alle Regioni), e venne istituto il S.I.M.I. (Servizio Idrografico e Mareografico Italiano).
Il S.I.M.I. era costituito da un Ufficio centrale di coordinamento con sede presso la Presidenza del Consiglio dei Ministri e da 12 compartimenti idrografici distribuiti su tutto il territorio nazionale che avevano in gestione delle stazioni meteorologiche.
Le potenzialità del S.I.M.I. sul finire degli anni ‘80, in termini di stazioni gestite, erano:
Ogni anno il S.I.I., prima, ed il S.I.M.I., poi, hanno pubblicato gli Annali Idrologici, suddivisi in due fascicoli:
Ai fini tecnici delle piogge interessa:
Si definisce altezza di pioggia h(t) caduta dal tempo 0 al tempo t, la quantità di acqua che si depositerebbe al suolo in assenza di deflusso, infiltrazione ed evaporazione.
Essa dipende da:
è l’intensità di pioggia al generico istante t
è l’intensità media di pioggia nella durata t
A partire dai dati presenti negli Annali Idrologici – in particolare quelli in tabella III e V della parte 1a - si possono ricostruire mediante un approccio deterministico o probabilistico le cosiddette curve di probabilità pluviometrica.
h=atn
Linea delle massime altezze probabili di pioggia (Fantoli).
i=atn-1
Linea delle massime intensità probabili di pioggia.
La serie dei dati di valori massimi annuali di pioggia riferiti ad un’assegnata durata t, hi,t (1,2,…,n) si può considerare un campione di dimensione n (anni di osservazione) di una variabile casuale. Attraverso le tecniche d’inferenza statistica si può ricavare la funzione di distribuzione di probabilità più adatta ad interpretarlo. Trattandosi dei valori massimi, di solito risulta particolarmente adatta la legge di Gumbel (distribuzione asintotica del valore massimo del primo tipo, EV1 Extreme Value of first type). La bontà dell’adattamento della legge probabilistica alla distribuzione del campione viene verificata mediante test statistici di significatività degli scarti (test di Pearson o del χ2, test di Smirnov-Kolmogorov). I parametri della distribuzione di probabilità possono essere valutati con tecniche di stima:
Ad esempio, il metodo dei momenti consiste nell’imporre l’uguaglianza tra le statistiche di ordine 1,2,…,p della distribuzione (media, varianza, coefficiente di simmetria, ecc.) e le corrispondenti statistiche del campione. Si ottiene un sistema di p equazioni in p incognite (i parametri), la cui soluzione esaurisce il problema della stima. Va osservato che per un valore del periodo di ritorno assunto T maggiore della durata del periodo di osservazione, la legge di Gumbel tende a sottostimare ht,T.
Valutazioni più precise si possono effettuare con leggi di probabilità a maggior numero di parametri (generalizzazione di Gumbel).
Si definisce periodo di ritorno T associato al valore x di una variabile casuale X il numero medio di anni perché x sia superato per la prima volta.
Nel nostro caso X= ht : massimo annuale dell’altezza di pioggia di durata t.
Con riferimento tra le leggi di probabilità dei valori estremi, a quella di Gumbel:
in modo da non sovrastimare il deflusso ( tanto piu’ quanto maggiore è A).
Formule del Poggi (Fognatura di Milano)
TCEV (Two Component Extreme Value) (Rossi et al.).
E’ una generalizzazione del modello di Gumbel, essendo costituita dal prodotto di due leggi di Gumbel. La prima, atta ad interpretare in chiave probabilistica i massimi valori ordinari di piena; la seconda, quelli straordinari (aventi secondo Gumbel una probabilità di superamento inferiore al 5% (T>20 anni) e, quindi, teoricamente classificabili come eccezionali), meno frequenti ma più intensi.
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IPPOLITO, G., Appunti di Costruzioni Idrauliche, Liguori Editore.
AA. VV., Sistemi di fognatura. Manuale di Progettazione, Centro Studi Deflussi Urbani, Hoepli Editore.