Servizi di consulenza Idrologia e ingegneria idraulica
Modellazione idrologica con HEC-HMS e simulazioni idrauliche con HEC-RAS
Modellazione idrologica: HEC-HMS
Il software Hydrologic Modeling System (HEC-HMS) è un modello idrologico che consente la simulazione della trasformazione afflussi-deflussi in un bacino idrografico interessato da uno o più eventi meteorici di caratteristiche note.
Si applica molto frequentemente alla modellazione degli eventi di piena, in particolare per il calcolo degli idrogrammi di piena di progetto da impiegare in simulazioni idrauliche con altri strumenti (ad es., HEC-RAS).
Può anche essere impiegato nella modellazione del bilancio idrologico, per la stima della risorsa idrica disponibile per prelievi (irrigazione, uso industriale, a scopo potabile, idroelettrico) e la relativa valutazione degli impatti sui corpi idrici.
Fonte:
US Army Corps of Engineers | Hydrologic Engineering Center
Studi idraulici: HEC-RAS
HEC-RAS (River Analysis System) è un software per lo studio idraulico dei sistemi fluviali. È progettato per simulare il moto dell'acqua in corsi d’acqua naturali o canali artificiali e fornisce un insieme completo di strumenti per l'analisi e la previsione del moto delle correnti a pelo libero. Consente inoltre di modellare fenomeni idraulici complessi, come la propagazione delle piene, il trasporto solido, e i fenomeni di inondazione.
In HEC-RAS è possibile effettuare simulazioni in diversi regimi di moto, tra cui il moto uniforme, moto permanente e moto vario. La modellazione del moto, nelle versioni di HEC-RAS attuali (6.x) può essere realizzata con una schematizzazione sia monodimensionale (1D) sia bidimensionale (2D). Inoltre, in particolare per la simulazione delle inondazioni si possono accoppiare simulazioni 1D dell’alveo con modelli 2D delle aree inondabili.
HEC-RAS viene largamente utilizzato per realizzare verifiche idrauliche, come supporto alla progettazione di opere idrauliche e alla programmazione e verifica di interventi strutturali atti alla mitigazione del rischio idraulico.
Tra i tipici utilizzi si individuano:
- la simulazione dei profili idraulici e ricostruzione dei battenti;
- la perimetrazione delle aree inondabili;
- la modellazione del trasporto di sedimenti e previsione dell’evoluzione geomorfologica dell’alveo;
- la valutazione della profondità di erosione in corrispondenza delle pile o delle spalle di un ponte;
- la valutazione dell’effetto degli interventi per la mitigazione del rischio idraulico (ad esempio casse d’espansione);
- il trasporto di contaminanti e qualità dell’acqua;
Fonte:
US Army Corps of Engineers | Hydrologic Engineering Center
Reti idriche e fognarie
Modellazione, dimensionamento e verifica di sistemi di fognatura con SWMM
SWMM
Storm Water Management Model (SWMM) è uno dei software più utilizzati per la modellazione del deflusso delle acque meteoriche in reti di canali e condotte in ambito urbano. SWMM consente il dimensionamento e la verifica di reti di sistemi di fognatura mista, fognatura nera, l’implementazione di sistemi di controllo delle reti, la progettazione di sistemi di laminazione, vasche di pioggia, stazioni di sollevamento e sistemi di drenaggio urbano (LIDs / SuDS).
SWMM è costituito da tre moduli:
- un modulo idrologico per la trasformazione afflussi-deflussi, cioè la stima delle portate prodotte da una data precipitazione
- un modulo idraulico per il calcolo della propagazione nella rete idraulica costituita da elementi e strutture idrauliche come condotte, canali, vasche, sfioratori, sistemi di sollevamento, etc.
- un modulo di qualità per la simulazione della generazione di carichi inquinanti la loro propagazione all’interno della rete.
Si applica principalmente in questi ambiti:
- pianificazione, progettazione e dimensionamento dei delle reti fognarie
- verifica del comportamento dei canali e delle condotte a seguito di un evento pluviometrico di progetto o su lungo periodo
- dimensionamento delle opere di laminazione, di controllo e di gestione e la valutazione del loro effetto per la mitigazione delle inondazioni e controllo della qualità delle acque
- verifiche di invarianza idraulica e simulazione dei LID (“Low Impact Development”) come pavimentazioni porose, tetti verdi, vasche di pioggia, trincee di infiltrazione
- verifica degli impatti di sorgenti inquinanti sulla qualità delle acque e progettazione di azioni di mitigazione.
Fonte:
U.S. Environmental Protection Agency (US EPA)
pySWMM: modellazione avanzata
Grazie ai toolbox MatSWMM e pySWMM siamo in grado di integrare il motore di simulazione di SWMM in altri software o applicazioni personalizzate o precedentemente sviluppate. Ecco alcuni esempi:
- Integrazione con sistemi di monitoraggio (telecontrollo, SCADA) esistenti per la definizione di logiche di controllo dei sistemi idraulici in tempo reale per ridurre i costi di gestione e di manutenzione
- Ottimizzazione della gestione dei sistemi di pompaggio (es., riduzione del consumo energetico negli impianti di pompaggio).
- Intervenire in modo mirato nei punti critici della rete per la prevenzione degli allagamenti.
Progettazione e verifica di acquedotti con EPANET
EPANET
EPANET è un software sviluppato da U.S. Environmental Protection Agency (EPA) che consente il dimensionamento e la verifica delle reti di condotte in pressione. In EPANET le reti, che possono anche avere una topologia complessa, vengono rappresentate come un insieme di tratti e di nodi. Il software simula sia il moto idraulico che la qualità delle acque all’interno delle condotte, calcolando le grandezze caratteristiche in ogni singolo tratto e nodo. Le tipiche variabili di interesse per il dimensionamento dei sistemi calcolate da EPANET sono ad esempio le portate nei tratti e nei nodi, la velocità del fluido nelle condotte, le pressioni nei nodi, le concentrazioni delle sostanze contaminanti o disinfettanti, i livelli dei serbatoi.
Le applicazioni più diffuse di EPANET comprendono:
- la progettazione e dimensionamento di nuove reti di distribuzione idrica (ad es., rete potabile,. industriale o antincendio)
- il retrofitting e la verifica di reti esistenti
- la stima dei livelli nei serbatoi e l’ottimizzazione del consumo energetico per il pompaggio
- il trasporto in rete di sostanze contaminanti o disinfettanti (ad es., cloro)
Fonte:
U.S. Environmental Protection Agency (US EPA)