PUMA
Istituto di Scienza e Tecnologie dell'Informazione     
Morandi Cecchi .., Del Grosso A., Limoncelli B. Una applicazione dell'informatica alla geologia: un modello monodimensionale per lo studio dei reticoli fluviali ed uno tridimensionale per lo studio dei versanti. In: Geologia Applicata e Idrogeologia, vol. 11 (1) pp. 7 - 37. 1976.
 
 
Abstract
(English)
[n this paper the Authors show a new methodology for the analysis of the two main entities wich characterize the landscape: stream networks and slopes. The two are treated separately for schematization pourposes since a drainage basin is as individuated by its planimetrical organization and by the configuration of its slopes. The methodology is applied to mountain basins, because in this case the knowledge of the stream organization is very important since this one is tightly related to the way in which the discharges are directed to the main stream, and exentially consists in a application of computer science techniques to quantitative geomorphological analyses of stream networks in early stages. [n other words, the approach can be considered as a quantitative geology example based, in its applications, on statistical techniques: in fact frequency laws can only be derived from the analysis of recurrencies of observed phenomena, when the matter is absolutely anisotropic and shows so various and complicated aspects. Substantially, the quantities related to networks and slopes need to be organized in a data base and, subsequently, globally analyzed by statistical tools; this seems to be in every case a valid preliminary approach to the matter of planning of the territory. After an overview of the main features of the geomorphological analyses, of their pourposes and practical utility and of the state-of-the-art in Italy about this subject, the Authors describe two models (the first is monodimensional and the second is three-dimensional) representing an approach lo this kind of analyses, more simple and more advanced then the tradidional one. The simplification is based on the generalized automatic definition of the data leading to important morphometrical indices (e.g.: density of drainage, dissection index, elongation ratio, number and density of hierarchical anomalies, etc .. ). The point of view proposed by the Authors implies also the prospection of data that are no! taken into account by the previous methodologies; the firs! data is related lo the lithological and structural aspects of the soil upon which the streams are settled and allows the definition of single stream elen"lents lying in homogeneous conditions; the further data are reiated to Ihe consequent piecewise definition of the geometrie characteristics. The hierarchization algorythm is so developed to take into consideralion, along every runoff-line, stream elements individuated by the different condilions of the geological substratum and by the presence of "nodes n of the slrewn network. The methodology was applied to a test-basin; namely the Branega river, near Genova (km' 4.83,9), for wich computer outputs are included in the papero The monodimensional model is suitable far large cases and is strictly related fo the organization of the stream-network. The computer program reads-in, for every stream-element, an identification number, the identification number of the next element along the runoff-line, the altitude of the junction point, the difference of level, the length, the "junction angle ", the "development index ", the "continuation index "; further, it outputs the hierarchical organization of the network, the various morphological indices and it plots the planimetry and the longitudinal profile of every runoff-line. The computer program gives a graphical tool for the identification of the areas more subject to erosion phenomena. The three dimensional model is expecially applicable to the analysis of small cases and also allows the prospection of the slopes surfaces of knowledge every drainage basin, included in the main basin. The computerized evaluation of the slopes is based on a standard traingular mesh. An extension of the study is foreseen in order to include in the analysis in addition to the physiographical aspects, the data related to the permeability of the soils, accordingly to a sinthetized evaluation given in a table of the paper.
Abstract
(Italiano)
In questo lavoro gli Autori illustrano una nuova metodologia di studio per le due principali forme che caratterizzano il paesaggio, i reticoli fluviali ed i versanti; esse vengono trattate separatamente, ciò per schematizzazione, poichè un bacino idrografico è individuato sia dalla tessitura planimetrica che dalla configurazione dei versanti. Detta metodologia è applicata a bacini montani, la cui conoscenza a livello di organizzaz.ione dei deflussi è fondamentale in quanto strettamente legata al modo - regolare o meno - con cui le portate vengono condotte al collettore recipiente, e consiste nell'applicazione dell'informatica alle analisi geomorfiche quantitative delle reti idrografiche in fase giovanile. Si tratta dunque di un esempio di geologia quantitativa impostata, a livello applicativo, sulla statistica: infatti, su di un substrato assolutamente anisotropo - e che nel campo dell'anisotropia presenta molteplici e complessi aspetti -, soltanto con un'analisi delle ricorrenze dei fenomeni osservabili si può addivenire a leggi di frequenza. In sostanza, è necessario creare una banca di dati su reticoli e versanti in modo da analizzare grandi quantità di informazioni mediante leggi statistiche, cosa ritenuta indispensabile per qualsivoglia programmazione territoriale. Dopo una panoramica sulle principali risultanze delle analisi morfometriche, sul loro scopo e sull'utilità pratica nonchè sulle attuali conoscenze su tali studi in Italia, gli Autori espongono due modelli (l'uno monodimensionale, l'altro tridimensionale) che rappresentano una semplificazione ed un superamento di come tradizionalmente venivano eseguite le analisi in argomento. Lo snellimento derivante dalla metodologia indicata consiste nel rilevare automaticamente tutti quegli elementi che prima richiedevano lunghe operazioni manuali,. e che conducono ad importanti indici morfometrici (es. densità di drenaggio, indice di dissezione, rapporto di allungamento, numero e densità di anomalia gerarchica, ecc ... ). La nuova visione del problema proposta dagli Autori comporta la rilevazione di dati clle in passato non erano presi in considerazione; il primo di essi è la natura del terreno (aspetti litologico-strutturali) in cui sono impostate le linee di deflusso - al riguardo sono state schematizzate le quattro situazioni ritenute fondamentali -, in maniera da consentire l'esame capillare e la parzializzazione di ciascun canale tratto per tratto; quindi l'analoga parzializzazione circa le caratteristiche geometriche di ogni solco (lunghezza, area di drenaggio, pendenza, ecc.). Ne discende un nuovo criterio di gerarchizzazione che tenga presente, laddove ricorra il caso" per ogni linea di deflusso bene individuata, una suddivisione dovuta sia alle diverse condizioni del substrato attraversato sia ai punti (" nodi") di confluenza di rami tributari. La metodologia è stata applicata ad un bacino-cCllnpione, quello del T. Brànega nel Genovesato (km' 4,839), di cui si riproducono il programma e le uscite del calcolatore. Il modello monodimensionale è adatto a territori estesi ed è attinente al reticolo idrografico. Il programma prevede la lettura di: numero di identificazione del canale, numero di identificazione del canale recipiente, quota di confluenza, dislivello superato, lunghezza del canale, "angolo di confluenza", " tipo di sviluppo", " indice di continuazione". Il calcolatore offre due stampe di uscita, la prima riguardante la tessitura planimetrica,. la seconda le curve di fondo di ciascuna linea di drenaggio (parzializzata o meno). Quest'ultima raffigurazione è molto importante perchè, insieme ad informazioni circa natura e permeabilità dei terreni, permette l'individuazione di zone più soggette all' erosione nell' ambito del bacino considerato. Il modello tridimensionale è da applicare soprattutto a piccole aree e consente la conoscenza delle superfici dei versanti di ciascun bacino di drenaggio compreso in quello principale. Mediante una decomposizione in triangoli - effettuata in modo ripetitivo ed automatico - il calcolatore consente di valutare per ogni triangolo la pendenza e l'area planimetrica. Accanto agli elementi fisiografici determinabili rapidamente con il metodo esposto, lo studio deve comprendere anche la valutazione della permeabilità di terreni, aspetto che gli Autori hanno elaborato e sintetizzato in apposita tabella i cui dati sono facilmente inseribili nel programma di elaborazione automatica.
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