Comparison between hydraulic and hydrologic routing models under different scenarios of cross-sections geometry availability

The availability of cross-section geometry in hydraulic and hydrologic routing models is central on the flood propagation and inundation modelling. The quantity of these data can affect the performance of the models and limit their application in conditions of scarcity. This the- sis aims to investigate the impact of cross-sections availability on the performance of hydraulic and hydrologic routing models and identify their applicability in case of limited information on cross-sections geometry. The Muskingum, Muskingum-Cunge-Todini and HEC-RAS models have been tested on eight different rivers in the United States by considering six scenarios of equidistant cross-sections: 1 km, 2 km, 3 km, L/3, L/2, and L, with L the length of the river reach. The geometric data have been extracted from a Digital Elevation Model (SRTM) with a spatial resolution of 30 m. To assess the models’ performance, the propagated wave has been compared with the observed flow observed at a gauging station at the end of each of the river stretch. The results show that the performances obtained with low-density cross- sections are comparable and, in some case, more accurate than the cases with more dense river geometry information.

La disponibilità della geometria di sezioni trasversali è di primaria importanza nell’applicazione di modelli idraulici ed idrologici per la propagazione dell’onda di piena. La quantità di questi dati può influire sulle prestazioni dei modelli e limitarne l'applicazione in condizioni di scarsità. Questa tesi ha lo scopo di studiare l'impatto della disponibilità delle sezioni trasversali sulle prestazioni dei modelli idraulici ed idrologici e di identificarne l'applicabilità in caso di informazioni limitate sulla geometria delle sezioni trasversali. I modelli Muskingum, Muskingum-Cunge-Todini e HEC-RAS sono stati testati su otto diversi fiumi negli Stati Uniti considerando sei scenari di sezioni equidistanti: 1 km, 2 km, 3 km, L / 3, L / 2 e L, con L la lunghezza del tratto di fiume considerato. I dati geometrici sono stati estratti da un modello digitale di elevazione (SRTM) con una risoluzione spaziale di 30 m. Per valutare le prestazioni dei modelli, l'onda propagata è stata confrontata con l’osservato in una stazione di misura a valle dello specifico tratto. I risultati mostrano che le prestazioni ottenute con sezioni trasversali a bassa densità sono comparabili e, in alcuni casi, più accurate rispetto ai casi con informazioni più dense sulla geometria del fiume.