Il Calcolo della Legge di Pioggia
Per ciascuna delle stazioni di osservazione l’utente può
immettere i dati ricavati dagli annali ideologici e ottenere
direttamente i valori dati dall’elaborazione statistica.
Il numero di anni di osservazione ed il tempo di ritorno da adottare per effettuare l’analisi sono definiti dall’utente.
La legge di probabilità pluviometrica viene ricavata facendo
riferimento ai dati pluviometrici registrati per i diversi anni di
osservazione ed al concetto di tempo di ritorno T, cioè al numero medio
di anni che bisogna attendere affinché un certo valore possa essere
superato.
Nell’ analisi delle massime piogge di breve durata si considerano come
variabili le massime altezze di pioggia ht cadute per ciascuna delle
durate caratteristiche, disponibili per una serie di n anni, in un
punto in cui è presente una stazione pluviometrica di cui si registrino
i dati.
Possono essere considerate una o due serie di osservazioni: i massimi
giornalieri (durate 1, 3, 6, 12 e 24 h) ed i massimi orari (durate 15,
30, 45, 60 min). Per ciascuna delle due serie (o per una soltanto, a
piacere dell’utente) il software esegue l’analisi di regressione
lineare in scala logaritmica, che consente di determinare le costanti
a1,n1 e a2,n2 della legge di probabilità pluviometrica monomia ad uno o
due tratti: t<1h e t>1h.
La stima del valore massimo, per ciascuna durata e per un fissato
periodo di ritorno, può ottenersi moltiplicando il valore medio mt per
un coefficiente moltiplicativo KT detto coefficiente di crescita.
Tale valore sarà dunque tanto più grande quanto più dispersi saranno i
dati osservati e quanto più elevato sarà il periodo di ritorno.
Il modello scelto per ricavare il valore del coefficiente di crescita
si basa sulla teoria di Gumbel che brevemente si richiama di seguito.
Data una serie di n dati (altezze di pioggia) per ciascuna delle durate
indicate si ricava la media e lo scarto quadratico medio; quindi viene
calcolato il coefficiente di variazione medio CV (media dei rapporti
fra s.q.m e valor medio) che è indicativo di quanto i dati siano
dispersi. A questo punto si calcola il fattore di crescita KT secondo
le espressioni di seguito riportate:
1.795/K' = (1/CV) – 0.45
KT = [1 – K' logln (T/T-1)] / (1 + 0.251·K')
Il valore medio dell’altezza di pioggia t per una qualsiasi durata t
viene calcolato con un’analisi di regressione dei valori di h sui
valori di t secondo una legge del tipo:
t = a tn.
Le costanti “a” e “n” vengono determinate con un modello di regressione lineare in un riferimento logaritmico.
Il software effettua una stima dei valori dei due coefficienti “a” ed
“n” al variare del tempo di ritorno. In particolare per ciascuna
stazione sono riportati in una prima tabella i dati dei diversi anni di
osservazione; quindi per ciascuna delle durate caratteristiche vengono
restituiti i risultati dell’analisi statistica (valori medi delle
altezze di pioggia, s.q.m., coefficiente di variazione). In un’ultima
tabella, infine, per ciascun periodo di ritorno T sono indicati il
coefficiente di crescita e le due costanti “a” e “n” della legge di
pioggia.
Nel caso in cui si analizzino sia i massimi giornalieri che i massimi
orari verranno calcolate le costanti a1,n1 e a2,n2 della legge di
probabilità pluviometrica monomia a due tratti: t<1h e t>1h.
Graficamente sono restituiti, in un riferimento bilogaritmico, i
singoli valori calcolati e le rette di regressione per ciascuno dei
periodi di ritorno.