Modello SMA
Università degli Studi di Ferrara
Dipartimento di Ingegneria
Continuous
Soil-moisture Accounting (SMA) Model
Models described thus far are event models.
They simulate behavior of a hydrologic
system during a precipitation event, and to
do so, they require specification of all
conditions at the start of the event. The
alternative is a continuous model—a model
that simulates both wet and dry weather
behavior.
The HEC-HMS soil-moisture accounting
model (SMA) does this.
Precipitazione
2 Storage sopra la sup. del suolo
3 Storage sotto la sup. del suolo
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Flow component:
Precipitazione
Infiltrazione: acqua che passa la
vegetazione più l’acqua già presente
nello storage della superficie. Se
l’acqua disponibile per l’infiltrazione
eccede la capacità di infiltrazione si ha
deflusso
Percolazione: dal primo strato del
suolo fino all’acquifero profondo.
Aumenta quando il “layer sorgente” è
pieno ed il “layer ricevente” è vuoto.
L’acqua disponibile per la percolazione
è data da quella presente nel volume
del layer più quella che si infiltra.
Runoff: acqua che eccede la capacità
di infiltrazione e lo storage della
superficie.
Groundwater: può essere usato come
ingresso al modello del serbatoio
lineare per il calcolo del baseflow. Nel
caso in esame, utilizzando un baseflow
costante mensile, quest’acqua non
entra a far parte del baseflow ma si
“perde”.
Evapotraspirazione:
dalla
vegetazione, depressioni superficiali e
strato subsuperficiale (upper zone e
tension zone)
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Modello SMA
Processi in direzione orizzontale:
Deflusso superficiale
Deflusso profondo
Processi in direzione verticale:
Verso l’alto: evapotraspirazione
Verso il basso:
Modello SMA
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Canopy interception:
acqua che non raggiunge il suolo;
una volta riempito questo volume
la pioggia va a riempire i volumi
degli altri layers.
Out: ET
P
P
B
S1
Al Surface depression
A
W1
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Surface interception:
precipitazione non catturata dalla
vegetazione ed in eccesso alla
capacità di infiltrazione.
Se l’intensità di pioggia è
maggiore
della
capacità
di
infiltrazione il volume si riempie;
una volta pieno inizia il deflusso.
Out: ET, infiltrazione
In eccesso al canopy
Defl. Sup.
S2
W2
infiltrazione
Modello SMA
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Surface interception:
S2
W2
infiltrazione
Max Soil Store
CSS
TZC
Current Soil
Store
Modello SMA
Soil profile:
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diviso in tension zone e upper
zone.
Out:
tension zone: acqua rimossa solo
per ET;
upper zone: acqua rimossa per
percolazione ed ET;
il processo di ET prima vuota la
upper zone
infiltrazione
Max Soil Store
CSS
Current Soil
Store
TZC
percolazione
Max Soil Store
CSS
Current Soil
Store
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TZC
Percolazione
G.W.1
Max G.W. 1 Store
Current G.W. 1 Store
Modello SMA
Groundwater:
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processo di deflusso profondo.
Out:
deflusso
percolazione
profondo,
Percolazione
Max G.W. 1 Store
Current G.W. 1 Store
Percolazione
Max G.W. 2 Store
Current G.W. 2 Store
Percolazione prof.
Max Soil Store
CSS
Current Soil
Store
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TZC
Percolazione
Max G.W. 1 Store
G.W.1
Current G.W. 1 Store
Percolazione
Max G.W. 2 Store
Current G.W. 2 Store
Percolazione prof.
G.W.1
G.W.2
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ESERCITAZIONE 2
Calibrazione dei parametri relativi al calcolo della pioggia netta
per i seguenti modelli:
1.SCS CN
2.Green-Ampt
3.SMA (Soil-moisture accounting)
Considerando l’idrogramma di portata calcolato nell’esercitazione 1 come
idrogramma osservato, calibrare i parametri dei seguenti modelli al fine di
ottenere un onda di portata simulata in cui il valore del picco di piena e
l’istante temporale in cui esso si manifesta siano prossimi ai dati osservati.
Elaborati grafici richiesti:
idrogrammi osservati e simulati relativi ai tre modelli calibrati
ietogrammi di pioggia netta relativi ai tre modelli
Metodo Ф
P

Pnetta  Q + Qb  Qt
Onda nera: osservata (Ф); Inserirla da Data  Discharge gages…
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Modello SCS CN:
Parametro da calibrare: CN
range CN: 35-98
P  I a 
2
Pe 
P  Ia  S
 1000

S 
 10   25.4
 CN

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Modello Green-Ampt:
Parametri da calibrare:
Ψ (carico capillare),
Δθ = Φ-θi (deficit di contenuto d’acqua) e
K (conduttività idraulica).
range Ψ: 20-200 mm
range Δθ: 0-0.6
range K: 0-30 mm/h
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Modello SMA:
Parametri da calibrare e range:
Canopy:
storage capacity: range 0-3 mm
Surface:
storage capacity: range 0-5 mm
soil infiltration max rate: 0-13 mm/h
Soil profile:
storage capacity: range 0-10 mm
tension zone capacity: range 0-4 mm
percolation max rate: range 0-5 mm/h
Groundwater 1 e 2:
storage capacity: range 5-15 mm
percolation max rate: range 0-10 mm/h
storage coefficient: range 0-10 h
Elaborati grafici richiesti:
idrogrammi osservati e simulati relativi ai tre modelli calibrati
ietogrammi di pioggia netta relativi ai tre modelli
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
total
phi
C.N.
G.A.
S.M.A.
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
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ESERCITAZIONE 2
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