The Chym hydrological model applied to the produc?on of - PowerPoint PPT Presentation

The ¡Chym ¡hydrological ¡model ¡ applied ¡to ¡the ¡produc?on ¡of ¡flood ¡ maps: ¡a ¡case ¡study ¡for ¡the ¡ALLIANZ ¡ Insurance ¡Company. ¡ R. Nogherotto, F. Raffaele Fourth ¡Workshop ¡on ¡ ¡ Water ¡Resources ¡in ¡Developing ¡Countries:Hydroclimate ¡Modeling ¡and ¡Analysis ¡Tools ¡

Outline: • Method ¡to ¡build ¡the ¡SDHs ¡ ¡ ✓ • Applica?on ¡over ¡the ¡Po ¡river ¡basin ¡ • The ¡hydraulic ¡model ¡Lisflood-­‑fp ¡ • Example ¡of ¡applica?on ¡of ¡Lisflood ¡ • An ¡integrated ¡hydrological ¡(CHyM) ¡and ¡ hydraulic ¡(Lisflood-­‑fp) ¡approach ¡

Application: The Po River ¡ ¡

Application: The Po River ¡ ¡ Purpose: ¡to ¡produce ¡flood ¡risk ¡maps ¡associated ¡ to ¡different ¡return ¡periods. ¡

Available (working) stations

Example: Moncalieri

SDH with observational data Cell 76717 1200 T=1 yr T=10 yr 1000 T=50 yr T=100 yr T=250 yr T=500 yr 800 T=1000 yr Q (m 3 /s) 600 400 200 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 time (h)

Hydraulic modelling of floodplains • In ¡order ¡to ¡simulate ¡ the ¡flow ¡on ¡the ¡ ¡ floodplain ¡we ¡need ¡an ¡ hydraulic ¡model ¡ • Flow ¡is ¡controlled ¡by ¡ topography ¡and ¡ fric9on ¡ • Flow ¡leads ¡to ¡complex ¡ spa9al ¡pa;erns ¡of ¡ water ¡depths ¡ ¡ ¡

LISFLOOD-FP • 2D ¡floodplain ¡inunda9on ¡ model ¡developed ¡at ¡Bristol ¡ University. ¡ • Capable ¡of ¡simula9ng ¡grids ¡ up ¡to ¡10 6 ¡cells ¡for ¡dynamic ¡ flood ¡events. ¡ Bates, ¡Paul ¡D., ¡and ¡A. ¡P. ¡J. ¡De ¡Roo. ¡ "A ¡simple ¡raster-­‑based ¡model ¡for ¡ • Predicts ¡water ¡depths ¡in ¡ flood ¡inunda9on ¡simula9on." ¡ Journal ¡of ¡hydrology ¡236.1 ¡(2000): ¡ each ¡grid ¡cell ¡at ¡each ¡9me ¡ 54-­‑77. ¡ step ¡(over ¡fluvial, ¡coastal ¡ and ¡estuarine ¡floodplains). ¡ ¡ ¡ ¡

LISFLOOD-FP • Coupled ¡1D/2D ¡hydraulic ¡model ¡based ¡on ¡raster ¡Digital ¡ Eleva9on ¡Model ¡(DEM); ¡ • 1D ¡hydraulic ¡rou9ng ¡procedure ¡for ¡channel ¡flow ¡to ¡ capture ¡the ¡downstream ¡propaga9on ¡of ¡the ¡flood ¡wave; ¡ • 2D ¡model ¡of ¡propaga9on ¡of ¡the ¡flood ¡wave ¡over ¡the ¡ floodplain. ¡

LISFLOOD-FP sub-grid 2D Floodplain ¡flows ¡are ¡described ¡in ¡terms ¡of ¡con9nuity ¡and ¡ momentum ¡equa9ons, ¡discre9zed ¡over ¡a ¡grid ¡of ¡square ¡cells ¡ Assumed ¡that ¡the ¡flow ¡between ¡two ¡cells ¡is ¡simply ¡a ¡func9on ¡ of ¡the ¡ free ¡surface ¡height ¡difference ¡between ¡those ¡cells, ¡ the ¡grid ¡scale ¡Manning’s ¡ fric?on ¡coefficient ¡ for ¡the ¡ floodplain ¡and ¡ local ¡water ¡accelera?on . ¡ ¡

LISFLOOD-FP Synthetic Design Hydrograph ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡HydroSHEDS ¡vf ¡DEM ¡90 ¡m ¡ Cell 76717 1200 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡B. ¡Lehner ¡et ¡al ¡(2008) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ T=1 yr T=10 yr 1000 T=50 yr T=100 yr T=250 yr T=500 yr 800 T=1000 yr Q (m 3 /s) 600 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡River ¡widths ¡& ¡depths ¡ 400 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ K. ¡Andreadis ¡et ¡al ¡(2013) ¡ ¡ ¡ 200 ¡ 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 time (h) ¡ ¡ ¡

Example with different Return Periods • link to page

River network and available stations • 90 ¡meters ¡ resolu9on ¡ • 34 ¡Lisflood-­‑fp ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡simula9ons ¡ ¡ ¡ ¡ ¡(one ¡for ¡each ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡sta9on) ¡ ¡

The ¡network ¡of ¡ the ¡observa9onal ¡ sta9ons ¡is ¡not ¡ dense ¡enough ¡to ¡ simulate ¡the ¡river ¡ flow. ¡ Observa?ons ¡are ¡ not ¡sufficient ¡to ¡ produce ¡the ¡ flood ¡maps. ¡

ChYM ¡ We ¡have ¡created ¡a ¡ new ¡set ¡of ¡ simulated ¡sta?ons ¡ (one ¡every ¡10 ¡km) ¡ along ¡the ¡river ¡ network ¡and ¡run ¡ Lisflood ¡for ¡each ¡ sta9on. ¡

Example: observed vs ChyM Cell 76717 1200 T=1 yr T=10 yr 1000 T=50 yr T=100 yr T=250 yr T=500 yr 800 T=1000 yr Q(m 3 /s) 600 400 200 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 time (h)

Final map overview ¡ ¡

Final interactive map • link to page

Andreadis, ¡Konstan?nos ¡M., ¡Guy ¡J-­‑P. ¡Schumann, ¡and ¡Tamlin ¡Pavelsky. ¡"A ¡simple ¡global ¡ • river ¡bankfull ¡width ¡and ¡depth ¡database." ¡ Water ¡Resources ¡Research ¡49.10 ¡(2013): ¡ 7164-­‑7168. ¡ Lehner, ¡Bernhard, ¡Kris?ne ¡Verdin, ¡and ¡Andy ¡Jarvis. ¡"New ¡global ¡hydrography ¡derived ¡ • from ¡spaceborne ¡eleva?on ¡data." ¡ Eos, ¡Transac1ons ¡American ¡Geophysical ¡Union ¡89.10 ¡ (2008): ¡93-­‑94. ¡ Bates, ¡Paul ¡D., ¡and ¡A. ¡P. ¡J. ¡De ¡Roo. ¡"A ¡simple ¡raster-­‑based ¡model ¡for ¡flood ¡inunda?on ¡ • simula?on." ¡Journal ¡of ¡hydrology ¡236.1 ¡(2000): ¡54-­‑77. ¡ ¡