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Basilicata
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Ingegneria
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Italy
dell’Ambiente
Ambientale
Genova, 12-15 settembre 2000
Difa
Cima
Mauro Fiorentino
Lectures
on
Hydrologic Modelling of
Extreme Floods
Grand Combin Summer School
Saint-Oyen
on
(Valle d’Asta, Italy)
Physics and Predictability of
Rainfall and Floods"
June 26 – July 5
2002
Mauro Fiorentino - [email protected]
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Difa
Cima
Problems related to the use of pure
statistical methods
• Lack of observations of extreme events (crucial
for the estimation of high return periods)
• flood risk evaluation in ungauged basins
• uncertainty in the individuation of homogeneous
regions
•
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Difa
Cima
Estimation schemes
Stochastic
Model
Hydrometric information
Pluviometric Information
Phisical Information (base processes)
Geology
Climate
Vegetation
Parameter
estimation technique
at site or regional
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Difa
Cima
Estimation schemes
Stochastic
Model
Hydrometric information
Pluviometric Information
Phisical Information (base processes)
Geology
Climate
Vegetation
Parameter
estimation technique
at site or regional
How to
improve it?
Mauro Fiorentino - [email protected]
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Difa
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Estimation schemes
Parameter
estimation technique
Stochastic
Model
at site or regional
Hydrometric information
Pluviometric Information
Geology
Climate
Vegetation
Base processes information
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Cima
One possible solution:
Theoretical models for derivation
of flood frequency distribution
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Two random variables::
a = variable
contributing
area
Q = ua a
The variable contributing area
the peak runoff per unit
contributing area
Summarizing
t (a) = the lag time of the area a
f = hydrologic loss rate
fa =loss rate significant to peak
i = rainfall intensity
f
i
ia,t
p(ua )
a
ua
The routing model:
fa
ua = x ( ia,t - fa )
time
t (a)
p(a )
x = routing coefficient
t = t (a)= t1 a = critical duration‹#›
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Difa
Cima
Bradano-San Giuliano
10
CDF of flood annual
maxima
-3
2
1.2
x 10
PDF of contributing area
1
T
0.8
10
f(a)
1
0.6
Sample
application
of the
theoretical
model
0.4
0.2
10
0
0
500
1000
0
0
1500
Q
500
1000
a
1500
2000
Bradano-P.te Colonna
10
CDF of flood annual
maxima
2
5
x 10
-3
4
1
f(a)
T
3
10
2
1
10
0
0
200
400
Q
600
800
0
0
100
200
300
400
500
PDF of contributing area
a
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Difa
Cima
Basento - Menzena
10
CDF of flood annual
maxima
2
4
x 10
-3
PDF of contributing area
10
1
f(a)
T
3
2
1
10
0
0
200
400
600
Q
800
1000
0
0
1200
500
1000
1500
a
Sinni - Valsinni
10
2
4
CDF of flood annual
maxima
x 10
Sample
application of
the theoretical
model
-3
10
1
f(a)
T
3
2
1
10
0
0
500
1000
Q
1500
0
0
PDF of contributing area
500
1000
1500
a
Mauro Fiorentino - [email protected]
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Difa
Cima
Non linearity causes
4
For rainfall intensity below
a certain threshold the
prevailing runoff generation
mechanism is of Dunne’s
type
x 10
-3
f(a)
3
2
1
0
0
500
1000
1500
a
For rainfall intensity above
that threshold the prevailing
runoff generation
mechanism is of Horton’s
type
-3
1.2
x 10
1
0.8
f(a)
0.6
0.4
0.2
0
0
500
1000
a
1500
2000
Mauro Fiorentino - [email protected]
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Difa
Cima
(grande impatto tecnico)
arido
Q/E[Q]
Cv
umido
Log T
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