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

Fourth ¡Workshop ¡on ¡ ¡ Water ¡Resources ¡in ¡Developing ¡Countries:Hydroclimate ¡Modeling ¡and ¡Analysis ¡Tools ¡

• R. Nogherotto, F. Raffaele

The ¡Chym ¡hydrological ¡model ¡ applied ¡to ¡the ¡produc?on ¡of ¡flood ¡ maps: ¡a ¡case ¡study ¡for ¡the ¡ALLIANZ ¡ Insurance ¡Company. ¡

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

20 40 60 80 100 120 140 160 180

time (h)

200 400 600 800 1000 1200

Q (m 3/s) Cell 76717

T=1 yr T=10 yr T=50 yr T=100 yr T=250 yr T=500 yr T=1000 yr

SDH with observational data

• 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 ¡ ¡ ¡

Hydraulic modelling of floodplains

LISFLOOD-FP

• 2D ¡floodplain ¡inunda9on ¡

model ¡developed ¡at ¡Bristol ¡

• University. ¡
• Capable ¡of ¡simula9ng ¡grids ¡

up ¡to ¡106 ¡cells ¡for ¡dynamic ¡ flood ¡events. ¡

• Predicts ¡water ¡depths ¡in ¡

each ¡grid ¡cell ¡at ¡each ¡9me ¡ step ¡(over ¡fluvial, ¡coastal ¡ and ¡estuarine ¡floodplains). ¡ ¡ ¡ ¡

Bates, ¡Paul ¡D., ¡and ¡A. ¡P. ¡J. ¡De ¡Roo. ¡ "A ¡simple ¡raster-­‑based ¡model ¡for ¡ flood ¡inunda9on ¡simula9on." ¡ Journal ¡of ¡hydrology ¡236.1 ¡(2000): ¡ 54-­‑77. ¡

• 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

Assumed ¡that ¡the ¡flow ¡between ¡two ¡cells ¡is ¡simply ¡a ¡func9on ¡

• f ¡the ¡free ¡surface ¡height ¡difference ¡between ¡those ¡cells, ¡

the ¡grid ¡scale ¡Manning’s ¡fric?on ¡coefficient ¡for ¡the ¡ floodplain ¡and ¡local ¡water ¡accelera?on. ¡ ¡ Floodplain ¡flows ¡are ¡described ¡in ¡terms ¡of ¡con9nuity ¡and ¡ momentum ¡equa9ons, ¡discre9zed ¡over ¡a ¡grid ¡of ¡square ¡cells ¡

LISFLOOD-FP sub-grid 2D

20 40 60 80 100 120 140 160 180

time (h)

200 400 600 800 1000 1200

Q (m 3/s) Cell 76717

LISFLOOD-FP

¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡HydroSHEDS ¡vf ¡DEM ¡90 ¡m ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡B. ¡Lehner ¡et ¡al ¡(2008) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡River ¡widths ¡& ¡depths ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡K. ¡Andreadis ¡et ¡al ¡(2013) ¡ ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡

Synthetic Design Hydrograph

Example with different Return Periods

• link to page

• 90 ¡meters ¡

resolu9on ¡

• 34 ¡Lisflood-­‑fp ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡simula9ons ¡ ¡ ¡ ¡ ¡(one ¡for ¡each ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡sta9on) ¡ ¡

River network and available stations

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

20 40 60 80 100 120 140 160 180

time (h)

200 400 600 800 1000 1200

Q(m 3/s) Cell 76717

T=1 yr T=10 yr T=50 yr T=100 yr T=250 yr T=500 yr T=1000 yr

¡ ¡

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. ¡

¡