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Utilizzo di modelli di analisi GIS e strumenti di acquisizione innovativi per la caratterizzazione idrologica e geomorfometrica dei bacini montani: Il caso studio del bacino di Mascognaz (Valle d'Aosta)
Full text linkIl lavoro descritto all'interno di questa tesi di dottorato ha permesso di individuare una metodologia speditiva per l'analisi idrologica e geomorfometrica dei bacini montani. Il test site utilizzato in questo lavoro di ricerca è il bacino montano del vallone di Mascognaz, situato nel comune di Ayas della regione Valle d'Aosta. In particolare l'attività di ricerca si è sviluppata nell'ambito della convenzione di ricerca denominata "Supporto metodologico alle attività svolte e di ricerca e di sviluppo di procedure di gestione delle situazioni di rischio nell'ambito della difesa del suolo e delle risorse idriche", siglata tra Politecnico di Torino e Regione Autonoma Valle d'Aosta. L'obiettivo di questo lavoro è stato quello di valutare la potenzialità dei modelli digitali di elevazione (di terreno e di superficie) ad alta risoluzione e l'utilizzo di strumenti GIS per caratterizzare da un punto di vista geomorfometrico i bacini montani e per modellizzare fenomeni ambientali dei territori alpini legati al movimento di massa (trasporto solido, colate detritiche, erosione e valanghe). Lo studio condotto ha, infatti, dimostrato come la forma della superficie influisca sulla migrazione laterale e l'accumulo di acqua, neve, sedimenti e altre componenti dei processi di deflusso idrico e solido. L'utilizzo congiunto di DTM e GIS ha inoltre permesso di spazializzare i dati di monitoraggio in continuo provenienti da una stazione metereologica sperimentale situata all'interno del bacino, con particolare attenzione rivolta alla distribuzione del manto nevoso in termini di accumulo e contenuto idrico (snow water equivalent). Durante la prima fase del lavoro è stata eseguita un'analisi dei dati esistenti relativi alla stazione metereologica sperimentale e uno studio GIS dei DTM e DSM regionali ufficiali forniti dalla Regione Autonoma Valle d'Aosta. L'obiettivo è stato quello di individuare le lacune strumentali della stazione e le conseguenti migliorie da apportare al fine di ottenere dati di monitoraggio affidabili, e valutare le potenzialità dei DEM per l'analisi della superficie terrestre e dei processi naturali ad essa connessi. I modelli digitali regionali in questione derivano da acquisizione Lidar ed hanno una risoluzione planimetrica di 2m, un'accuratezza posizionale di 50cm ed una precisione in quota di ±30 cm. A tal proposito sono state individuate diversi algoritmi implementabili in GIS adatte all'analisi di bacini montani al fine di estrarre i parametri indicatori delle forme del terreno per la caratterizzazione idrologica e geomorfometrica primaria dei territori alpini. Nella seconda fase di lavoro si è svolta un'analisi di dettaglio in un'area di studio prossima alla stazione metereologica ubicata nel bacino. Utilizzando un laser scanner terrestre (modello RIEGL VZ 4000, concesso per la ricerca dallo spin off del Politecnico di Torino, ISE-NET s.r.l.) è stato eseguito un rilievo per la produzione di un DTM e un DSM ad alta risoluzione (25 cm) al quale hanno fatto seguito diversi rilievi in periodo invernale e primaverile per ricostruire modelli digitali del manto nevoso (25cm) nella stessa area. Questo ha permesso di poter analizzare la variazione del manto nivale (caratteristiche fisiche e accumuli) e spazializzare i dati della stazione meteo. L'obiettivo è stato quello di stimare il contenuto d'acqua presente, analizzare gli accumuli che potenzialmente generano fenomeni valanghivi e migliorare la comprensione dei processi operanti a scala di versante. Durante l'ultima fase del lavoro sono stati studiati e testati diversi modelli geomorfometrici per lo studio dei movimenti di massa legati all'azione dell'acqua e della neve, quali colate detritiche, processi erosivi e di trasporto, valanghe. I metodi scelti sono stati implementati all'interno del model builder di ArcGIS in modo da essere riproducibili in zone diverse. Il lavoro svolto ha permesso di definire una metodologia interamente sviluppata in GIS per la caratterizzazione di dettaglio dei bacini montani e per la previsione dei fenomeni di rischio che caratterizzano i versanti alpini, fornendo uno strumento pratico e facilmente utilizzabile per l'individuazione delle aree potenzialmente interessate da questi fenomeni. A valle del lavoro svolto, grazie all'esperienza Australiana, è stata approfondita la conoscenza sui Lidar sperimentando: installazione della strumentazione, pianificazione rilievi, metodi di filtraggio e analisi dei dati derivanti da rilievi aerotrasportati
Using ArcGIS Tools to analyze a Snowpack Model deriving from Terrestrial Laser Scanner measurements
No full textSpring management in mountain areas by GIS
No full textDue to the importance of water resources we developed an interactive geodatabase in GIS for springs management. It is dynamically structured: hyperlinks allow to connect the global project to the individual geodatabase containing all the information of single springs. We have implemented a geospatial analysis tool for the hydrological balance. This is an helpful instrument for the public administration especially for land territorial planning and integrated management of water resource
Landslide geomorphometric analysis based on high resolute Lidar
No full textUsing several Lidar data from airborne and terrestrial laser scanner we developed an integrated method to realize 3D morphodynamic model and map the landslide hazard. Raster and tracking process analysis permit to detected terrain roughness, mass movements and volumetric balance. The dendritic terrain processing on the raw DEM allow to define a high resolute HydroDEM and the drainage density area influencing the landslide. Future targets of the work aim to stress the method in other case study
Hydro-geomorphometrical characterization of a mountain basin using GIS
No full textUsing a 2m DTM we realized a high level topographical and morphological characterization of a mountain basin. The method compares different approaches for hydrologic terrain analysis to estimate the potential dynamic phenomena areas. The analysis focuses on the terrain preprocessing using ArcHydro. Furthermore, we tested the use of terrestrial laser scanner and drone survey to create dynamic 3D simulation of rapid mass movement concerning natural hazard phenomena. GIS is a helpful instrument for the public administration to evaluate the analysis results
GIS-based Evaluation of Mine Water Quality in West Bokaro Coalfield, India
No full textFifteen mine water samples collected from different mining areas of West Bokaro coalfield, India were analysed for pH, EC, major cations, anions and trace metals. For assessing the suitability of drinking water, the water quality data of the analyzed samples were compared with the prescribed drinking water standard of WHO and BIS (IS:10500).The some spatial distribution maps of the above mentioned parameters were prepared by using GIS 10.2 softwar
Terrestrial Laser Scanner Acquisition For Snow Depth and Groundwater Recharge Quantification in an Alpine Basin
Full text linkClimate change is the main factor that induces alterations in the hydrological cycle and mountains represent its first indicators, because they respond rapidly and intensely to climatic and environmental modifications. Obtaining reliable scenarios on water resources availability is a prerequisite to planning management measures. The snowfall and the resulting seasonal snow cover represent an important source of water, including surface and subsurface flows. A terrestrial laser scanning (TLS) was employed to measure snow depth and snow cover in the Mascognaz basin at 1850 m (Ayas municipality, Regione Autonoma Valle d'Aosta, Italy). We choose this site because the Politecnico di Torino installed an advanced meteorological station in 2010 (equipped with sensors measuring snow depth, snow density and snow water equivalent). Furthermore downstream the area are located two springs, both equipped with probes measuring water level, temperature and electrical conductivity. The aim of this study is to recognize the accumulation areas from melting areas through the generation of high dense digital snow elevation model. In this way is possible better understand the snowmelt process that contributes widely to the groundwater recharge. We used the Riegl VZ 4000 that is very powerful for measurements of snowcovered surfaces in high alpine catchment thanks to the long-range acquisition. The TLS monitoring consists in three phases: a summer acquisition, with the purpose to obtain a DSM (Digital Surface Model); a winter acquisition, that aims to evaluate accurately the snow cover and the snow accumulation areas and a spring acquisition with the purpose to investigate the snow-pack development and evaluate the available volume of water generate by snow during the melting phenomena. Finally, we used the ArcGIS 10.2 software to improve spatial analysis evaluation, estimate the Snow Water Equivalent (SWE). and obtain important information on the amount of water resources available for human consumptio
AN IMPROVED METHOD FOR MOUNTAIN SPRINGS VULNERABILITY ASSESSMENT: APPLICATION OF DIFFERENT METHODS FOR DELINEATING SOURCE PROTECTION ZONES IN POROUS MEDIA – THE CASE STUDY OF MASCOGNAZ SPRING IN THE MUNICIPALITY OF AYAS (AOSTA VALLEY)
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