Hydro-geological process chain for building a flood scenario

Flash flood events in mountain environments are often related to the transport of large amounts of sediment from the slopes through the stream network. As a consequence, significant morphological changes may occur in rivers during a single, short-duration event, with possibly significant effect on the water elevation. An appropriate hazard evaluation would therefore require the thorough modelling of the flood-related phenomena and of their interconnection. In this respect, this thesis will be focused on an attempt of integrated modelling of event-scale water and sediment transport processes for the reference case of the Mallero basin in the Italian Alps. The approach will include the development of a Gavrilovic sediment supply model as well as a hydro-morphological model of the river bed evolution during a 100-year event. Simple hydrological analysis will be also used wherever necessary. Particular attention will be paid to the interface between the geological and hydraulic processes, where the models lack consistency between their respective spatial and temporal scales. The resulting scenario will produce, as a quantitative outcome, an outflow hydrograph into a town crossed by the river in its downstream part. Results will be discussed in terms of the validity of the separate models as well as of the approach for their integration.

Gli eventi alluvionali in ambiti montani sono spesso associati al trasporto, nei corsi d’acqua, di notevoli quantità di sedimenti, prevenienti dai pendii delle valli. Quindi, anche nella breve durata di un singolo evento la morfologia del fiume può cambiare considerevolmente, con possibili ricadute negative sui livelli idrici. Una valutazione accurata del pericolo alluvionale richiede dunque la modellazione di tutti i fenomeni coinvolti nell’evento di piena, con le relative interconnessioni. Questa tesi presenta un tentativo di realizzare una modellazione integrata del flusso idrico e del trasporto di sedimenti per un evento alluvionale del torrente Mallero (Valtellina). L’approccio modellistico include lo sviluppo di un modello di erosione del suolo tramite l’equazione di Gavrilovic, nonché un modello morfologico di evoluzione del fiume relativamente a un tempo di ritorno di 100 anni. Dati idrologici di riferimento sono usati a supporto dei vari modelli. Si pone particolare attenzione sull’interfaccia tra i modelli di natura geologica e quelli idraulici, dal momento che le scale spazio-temporali di supporto delle due categorie di strumenti sono notevolmente diverse. Il risultato dello scenario è rappresentato da un idrogramma di portata in uscita dal fiume, verso la città che esso attraversa nel tratto di valle. I risultati sono discussi considerando la validità delle stime ottenute e della strategia di integrazione dei modelli.