ITRM20070134A1 - Metodo di misura della portata di piena in un corso d'acqua e relativo sistema - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell’invenzione industriale dal titolo: “Metodo di misura della portata di piena in un corso d’acqua e relativo sistema”

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un metodo di misura di portate in canali o alvei naturali al colmo di piena, e ad un relativo sistema, che permette di ottenere sia la portata di picco che la scabrezza media dell’alveo al momento del passaggio dell’onda di piena.

Stato della tecnica

La misura delle portate in alveo è di fondamentale importanza per la validazione di tutti i modelli di trasformazione afflussi-deflussi, nonché di propagazione idraulica in alveo fisso e a fondo mobile.

Nel caso di canali di piccole dimensioni sono stati realizzati manufatti artificiali nei quali convogliare la corrente per realizzare la condizione di stato critico, ovvero indurre variazioni di sezione attraverso le quali misurare con notevole precisione il valore della portata in transito. Il documento US5824916 descrive uno di questi manufatti ma nel caso di fiumi di medie e grandi dimensioni ciò è ovviamente del tutto impraticabile. La maggior parte delle misure di portata in alveo sono tuttora effettuate mediante:

- registrazione in continuo dei tiranti idrici in singole sezioni, assumendo una relazione univoca tra il tirante e la portata, detta anche scala delle portate;

- registrazione di misure di velocità.

Nel primo caso, svantaggiosamente, la scala delle portate spesso si suppone costante per lunghi intervalli temporali, non tenendo così conto del progressivo cambiamento della geometria del fondo, delle sponde dell’alveo e della scabrezza determinata dalla crescita della vegetazione. Procedure di calibrazione numerica sono state proposte per valutare, attraverso la teoria del controllo ottimale, il coefficiente di scabrezza di Manning a partire da misure ripetute di tiranti idrici, senza però particolari riscontri di tipo sperimentale e di pieno campo. Ad esempio, il documento DE2935015 descrive un metodo che, attraverso la misura del gradiente piezometrico, consente il calcolo della portata in condizioni diverse da quella di moto uniforme senza la misura diretta delle velocità, ma solo per un assegnato valore della scabrezza al fondo.

Misure di portata sono state più raramente effettuate anche mediante aggiornamento della geometria dell’alveo e misure puntuali di velocità ottenute da sonde di tipo meccanico od elettromagnetico immerse nella corrente. Tale metodologia, oltre che dispendiosa, risulta però inefficace qualora si vogliano misurare le portate al colmo di piena. Ciò deriva dal fatto che:

- per potere misurare la portata al colmo è necessario disporre di un sistema di misura continuo, che diventa molto oneroso qualora necessiti della presenza di un operatore umano,

- le misure di velocità diventano imprecise in presenza di forti turbolenze, - la turbolenza e, soprattutto, il trasporto solido associato all'evento di piena possono provocare danno alla strumentazione inserita all'interno della corrente.

Anche se la misura dei tiranti massimi può essere effettuata indirettamente in base alla traccia lasciata dall’acqua sulle strutture incontrate dalla piena, (pile di ponti, etc...) la misura della portata ottenuta utilizzando questo tipo di strumenti risulta quindi del tutto imprecisa.

Per una misura diretta delle velocità in alveo vengono anche utilizzati gli “Acoustic Doppler Current Profilers” (ADCPs). Gli strumenti ADCP sono idonei per misurare il profilo di velocità lungo una assegnata direzione a partire dalla posizione di un trasduttore, collocato lateralmente alla corrente per ottenere profili orizzontali o sul fondo di una barca per ottenere profili verticali. Tale trasduttore misura lo scarto Doppler del segnale acustico riflesso dalle particelle in sospensione che si muovono con la corrente. La profondità della corrente può essere ottenuta dallo stesso strumento misurando il tempo di ritorno del segnale acustico riflesso dal fondo alveo.

Gli strumenti ADCP possono essere collocati all’interno della corrente più facilmente e con maggiore sicurezza delle sonde tradizionali, ottenendo profili di velocità in più punti di una stessa direzione ad eccezione di quelli prossimi alla superficie dell’acqua e allo strumento medesimo. Tra gli ADCP ci sono alcuni strumenti in cui il trasduttore è posizionato su un piccolo catamarano che scorre da una sponda all’altra del fiume, evitando la messa in acqua di una barca e quindi l'intervento diretto di personale umano. Svantaggiosamente la misura della portata attraverso strumenti ADCP resta comunque molto costosa, specie se applicata a fiumi di larghezza notevole, e spesso di difficile applicazione, come per esempio in condizioni di scarsa sicurezza a causa del passaggio di una piena.

Attualmente, gli unici dati che è possibile acquisire mediante strumenti esterni alla corrente sono i tiranti e la velocità in superficie, che però può discostarsi significativamente dal valore medio della velocità lungo la sezione. Tali strumenti utilizzano tecniche del tipo “Particle Image Velocity” (PIV) o basate su impulsi radar.

La tecnica Particle Image Velocity (PIV), per la misura in laboratorio delle velocità, è una tecnica non-intrusiva per la misura della velocità in superficie basata sull’analisi di immagini successive delle particelle trasportate dalla corrente. Da questa è stata derivata la Large Scale Particle Image Velocity (LSPIV) che rappresenta l’applicazione della tecnica di analisi PIV alle immagini naturali della superficie libera di un corso d’acqua in corrispondenza di una data sezione. Ulteriori informazioni ed analisi sono comunque richieste per passare dalla misura delle velocità in superficie alla stima del profilo verticale delle velocità.

Ulteriori tecniche di misura, che non richiedono il posizionamento di alcuno strumento in acqua, prevedono che, per misurare la portata in una data sezione, la velocità in superficie venga misurata in diversi punti mediante l’utilizzo di un impulso radar Doppler ad alta frequenza inviato da un radar esterno alla corrente. La sezione trasversale dell’alveo può essere misurata sospendendo un sistema Ground Penetrating Radar (GPR) a bassa frequenza sopra la superficie dell’acqua, da un ponte o da un cavo. In mancanza dell’uno o dell’altro, il sistema GPR ed il radar possono essere posizionati su un elicottero che segue dall’alto il corso d’acqua. Notevoli incertezze sussistono però sulla precisione fornita da tali strumenti nella misura delle velocità e dei tiranti in condizioni di piena.

E’ pertanto sentita l’esigenza di realizzare un metodo ed un relativo sistema per la misurazione di portate del colmo di piena che consenta di superare i suddetti inconvenienti.

Sommario dell’invenzione

Scopo primario della presente invenzione è quello di realizzare un metodo che consenta di misurare le portate al colmo di piena in un corso d’acqua e al tempo stesso di aggiornare la scabrezza, e quindi la scala delle portate, al variare delle condizioni biologiche del fondo alveo, senza effettuare misure di velocità.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di realizzare un relativo sistema che consenta di effettuare le suddette misure in modo semplice, rapido ed economico rispetto ai dispositivi attualmente utilizzati.

La presente invenzione, pertanto, si propone di raggiungere gli scopi sopra discussi realizzando un metodo di misura della portata di piena in un corso d’acqua che presenta le caratteristiche della rivendicazione 1. Un ulteriore aspetto dell’invenzione è quello di prevedere un sistema di misura della portata di piena in un corso d’acqua che presenta le caratteristiche della rivendicazione 9.

Vantaggiosamente, grazie alla sincronizzazione della lettura dei tiranti idrici in corrispondenza di almeno due sezioni dell’alveo, il sistema ed il metodo dell'invenzione consentono di ottenere la simultanea stima della portata del picco di piena e della scabrezza media dell’alveo al momento del passaggio dell’onda di piena. Eventuali misure di velocità possono essere utilizzate, qualora disponibili, per ridurre l’errore di stima.

Un ulteriore vantaggio è rappresentato dal fatto che le misurazioni di portata e scabrezza vengono ottenute in modo rapido, sicuro ed economico rispetto ai sistemi e metodi noti. Infatti, rispetto alle attuali tecnologie, la valutazione della portata viene effettuata attraverso misure di tiranti idrici eseguite con strumenti posti all’esterno della corrente, che possono funzionare in continuo o comunque essere attivati a distanza senza la presenza dell’operatore umano. E’ noto, infatti, che durante il passaggio della piena gli strumenti per la misura della velocità, posti all’interno della corrente, o forniscono misure del tutto inesatte o hanno alta probabilità di venire gravemente danneggiati.

La misura della portata al picco di piena risulta essere fondamentale per la validazione dei modelli afflussi-deflussi, la registrazione e lo studio delle serie storiche di piena, il preallarme delle piene nei fiumi con grandi bacini idrografici.

Il metodo dell’invenzione richiede la conoscenza della morfologia dell’alveo nella zona compresa fra le due sezioni di misura, che si ottiene mediante l’acquisizione della cartografia digitale, da effettuarsi mediante rilievi aerei integrati con misure dirette, specialmente nelle zone sommerse dall’acqua durante i rilievi stessi, o semplicemente mediante l’esecuzione di alcuni rilievi topografici in detta zona.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono realizzazioni preferite dell’invenzione.

Breve descrizione delle Figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di un sistema e di un metodo per il rilevamento di portate illustrato, a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

la Fig. 1 rappresenta un grafico con un esempio di curve di tiranti misurati in due sezioni dell’alveo;

la Fig. 2 rappresenta un diagramma di flusso con i principali stadi del metodo secondo l’invenzione;

la Fig. 3 rappresenta schematicamente un esempio del sistema dell’invenzione.

Descrizione in dettaglio di forme di realizzazione preferite dell’invenzione Il sistema di misura, oggetto della presente invenzione, comprende almeno due misuratori 10, 11 di tirante idrico disposti esternamente al corso d’acqua 14 ad opportuna distanza tra loro, in corrispondenza di due sezioni dell’alveo fra le quali la forma dello stesso vari gradualmente 0 comunque con legge nota mediante tecniche di cartografia digitale o rilievi topografici in loco. Per tirante idrico si intende la profondità massima della corrente in una sezione del corso d’acqua.

1 due misuratori 10, 11 , provvisti di un sensore 15, ad esempio del tipo radar o ad ultrasuoni, possono essere disposti ad una distanza variabile all’incirca tra i 500 m e i 5 km.

Vantaggiosamente i due misuratori, di cui uno principale 10 ed uno secondario 11 , sono sincronizzati con un errore massimo dell’ordine del secondo, o mediante un invio istantaneo via radio al misuratore principale dei dati registrati dal misuratore secondario, ovvero mediante registrazione continua in datalogger dei due misuratori del tempo assoluto, misurato con orologi ad alta precisione eventualmente radiocontrollati. I due misuratori 10, 11 comprendono quindi, oltre al sensore 15, un orologio ad alta precisione e/o un trasmettitore/ricevitore radio. Il datalogger, sempre presente nel misuratore principale, può non essere previsto in quello secondario se dotato di trasmettitore radio.

La lettura sincrona dei tiranti idrici, a monte e a valle, consente, attraverso una analisi numerica del processo di moto vario eseguita mediante mezzi di elaborazione dati comprendenti un opportuno software, di calcolare sia la portata di picco che la scabrezza media dell’alveo al momento del passaggio dell’onda di piena.

Nel caso di trasmissione istantanea dei dati rilevati da un misuratore all’altro, detti mezzi di elaborazione possono essere direttamente cooperanti con almeno uno dei misuratori. Nel caso di sola registrazione dei dati rilevati in ciascun misuratore l’elaborazione di questi dati avverrà successivamente.

II sistema dell’invenzione può anche essere provvisto di un ulteriore sensore per ciascun misuratore, ad esempio un sensore radar, idoneo alla penetrazione del mezzo liquido per una lettura sincrona delle quote del fondo alveo, consentendo così anche la misura istantanea della portata in condizioni di fondo mobile.

Vantaggiosamente il sistema dell’invenzione può funzionare in continuo 0 comunque essere attivato a distanza, senza prevedere la presenza dell’operatore umano, mediante opportuni strumenti di telecontrollo, ad esempio un’unità GPRS prevista in almeno uno dei misuratori.

1 mezzi di alimentazione dei misuratori possono comprendere pannelli solari o batterie, qualora i primi siano facilmente soggetti a furti od azioni vandaliche. Poiché una accurata analisi dei tiranti registrati richiede misure con la frequenza dell’ordine del secondo, nel caso di alimentazione mediante batterie è opportuno prevenire l’esaurimento delle stesse mediante una regolazione della frequenza di campionamento. L’aumento della frequenza di campionamento, da effettuarsi mediante automatismi o telecontrollo, può così essere previsto soltanto nel periodo di poche ore in cui si prevede il passaggio del picco di piena.

In Fig. 3, a titolo di esempio, è riportato uno schema del sistema con i misuratori 10, 11 applicati in corrispondenza di due ponti 12, 13 lungo il corso d’acqua 14.

Il metodo dell’invenzione si basa sull’osservazione che il processo di moto che si realizza in prossimità del colmo di piena, in corrispondenza di eventi meteorologici particolarmente significativi, è fortemente non stazionario.

Il metodo di misura dell’invenzione, eseguito mediante il suddetto software, utilizza come input:

- le serie storiche dei tiranti idrici h<*>m(ti) e h<*>v(ti) fornite dai due misuratori a monte e a valle con i = 1 , ..., N.

- la geometria di alcune sezioni del tratto di alveo compreso fra i due misuratori;

- l’ordine di un polinomio attraverso il quale il codice ricostruisce l’andamento della portata a monte in funzione del tempo nell’intorno dell’istante di picco del tirante nella stessa sezione di monte.

Da un precedente rilievo effettuato mediante cartografia digitale o rilevi topografici in loco possono essere ricavati, in modo noto, la pendenza i del fondo alveo nel tratto compreso tra le sezioni di misura, nonché gli andamenti linearizzati a tratti delle funzioni σ(h), R(h), T(h) di alcune sezioni dell’alveo, ove h è il tirante idrico, σ è l’area della sezione, R è il raggio idraulico e T è la larghezza del pelo libero.

Inseriti i dati di input, il software è in grado di ottimizzare il valore dei coefficienti del polinomio pi, ..., pr , nonché del coefficiente di Manning n minimizzando un funzionale F che rappresenta la differenza fra i valori di tirante idrico calcolati e quelli misurati. Per calcolare i tiranti idrici il codice utilizza un modello numerico che risolve le equazioni di Saint-Venant scritte in forma monodimensionale.

Il metodo, oggetto della presente invenzione, comprende vantaggiosamente i seguenti stadi:

a) rilevamento in corrispondenza di due sezioni, monte e valle, dell’alveo dei tiranti idrici h*m(ti) e h*v(ti) mediante detti misuratori;

b) calcolo delle portate di monte qm per ogni istante t, e per un generico set di parametri n, pi,...,pr mediante la formula

dove il gradiente piezometrico è posto pari alla pendenza i del fondo alveo corretta con un’espressione polinomiale del tempo;

c) calcolo dei tiranti hm(ti) e hv(ti) nelle sezioni di monte e di valle mediante integrazione numerica delle equazioni di Saint-Venant del moto e di continuità lungo il tratto di alveo compreso fra le suddette sezioni; d) ottimizzazione dei parametri n, pi,...,prmediante il calcolo del minimo di un funzionale F definito dalla seguente formula

dove ti è l'istante della generica misura e wme wvsono pari alla varianza dell’errore di misura dei tiranti idrici nelle sezioni rispettivamente di monte e di valle;

e) calcolo della portata di piena in funzione dei parametri (n, p-i,...,pr) ottimizzati.

Il suddetto software o programma di computer comprende mezzi di codifica di programma atti a realizzare gli stadi da b) ad e) quando detto programma è fatto girare su di un computer. Tale programma può essere memorizzato su mezzi leggibili da computer, quale ad esempio cd, floppy-disk, ecc.

La suddetta formula per il calcolo della portata qm(stadio b) si ottiene trascurando i termini inerziali nell’equilibrio dinamico locale ed ipotizzando una proporzionalità fra il gradiente piezometrico e la portata.

All’aumentare del numero dei parametri del funzionale F, e quindi dei parametri dell’espressione polinomiale del tempo, aumenta l’incertezza della stima dei parametri stessi, pur riducendosi lo scarto fra i tiranti calcolati e quelli misurati (vedi Kendall, M.G., and Stuart, A. (1973) - “The advanced Theory of Statistics”, Griffin, London). La scelta ottimale del grado del polinomio, e quindi del numero di parametri, dipende dal periodo di osservazione, nonché di simulazione numerica, all’interno del quale sono compresi gli istanti tidi el funzionale F della equazione (2). Il grado r-1 del polinomio è preferibilmente non superiore a due, e quindi r è non superiore a tre. Vantaggiosamente è previsto il seguente criterio di selezione dell'indice r.

Nel caso di una condizione non cinematica, ossia corrispondente ad una pendenza del fondo tra le due sezioni di misura inferiore all’1%, ad esempio circa pari all’1÷3%o, è possibile migliorare la stima ponendo r>0. Il valore di r, preferibilmente pari a 2 o 3, può essere a sua volta determinato analizzando le derivate temporali dei tiranti misurati nella sezione di monte, durante un predeterminato periodo di simulazione, ed in particolare determinando il coefficiente di regressione lineare di dette derivate temporali. Per valori di tale coefficiente di regressione lineare maggiori di 0,7 è preferibile porre r=2; per valori minori r=3.

Nel caso, invece, di una condizione sostanzialmente cinematica, ossia corrispondente ad una pendenza del fondo tra le due sezioni pari aM’1% o superiore, si può selezionare r=0. La relazione fra la portata ed il tirante idrico, utilizzata nello stadio b) del metodo, sarà quindi data dalla seguente equazione:

In particolare, ove la forma dell’alveo sia sensibilmente prismatica, cioè la variazione dell’area e del raggio idraulico di una generica sezione compresa fra le due sezioni di misura a parità di tirante sia inferiore al 20%, si possono ottenere direttamente la portata al colmo di piena e il coefficiente n di scabrezza risolvendo il seguente sistema di due equazioni nelle due incognite n e qmax:

dove qmaxè la massima portata, ossia la portata del colmo di piena corrispondente al tirante massimo, i è la pendenza del fondo alveo, n è il coefficiente di Manning, o(hmax) ed R(hmax) sono rispettivamente i valori medi dell’area e del raggio idraulico della sezione dell’alveo in corrispondenza del tirante massimo.

Infatti, con riferimento al caso estremamente semplificato di onda cinematica in alveo cilindrico, la misura dello sfasamento fra le due curve dei tiranti misurati in corrispondenza delle due sezioni dell’alveo, come visibile ad esempio nel grafico di Fig. 1 , consente di valutare direttamente la celerità di propagazione cmaxdella portata massima. Dalla celerità è possibile risalire quindi non solo alla portata, ma anche alla scabrezza del fondo alveo.

Risolvendo questo sistema di due equazioni, comprendente l’equazione di Manning e l’espressione della celerità cinematica (vedi Henderson F. M. (1966) - “Open channel flow” Macmilliam Series in Civil Engineering, Macmilliam eds., New York), si può evitare il calcolo del minimo di F. Ciò consente di evitare i pur brevi tempi di calcolo del minimo, comunque dell’ordine del minuto.

L’analisi di sensitività del modello costituito dalle equazioni (4) e (5) dimostra inoltre che l’errore commesso nella stima di n e qmaxè minore, in termini percentuali, dell’errore commesso nella misura di hmaxe cmax·Nello stadio c) il calcolo dei tiranti hm(ti) e hv(ti) nelle sezioni di monte e di valle viene eseguito mediante integrazione numerica delle equazioni di Saint-Venant del moto e di continuità lungo il tratto di alveo compreso fra le due sezioni. Viene utilizzato un modello numerico di propagazione idoneo a risolvere le suddette equazioni di Saint-Venant. Nel caso monodimensionale, il sistema di PDE (equazioni differenziali alle derivate parziali) è il seguente:

dove x indica la direzione del moto, t il tempo, g l’accelerazione di gravità e z la quota topografica nota.

Il sistema di equazioni (6)-(7) viene risolto nelle incognite σ(h) e q per assegnate condizioni iniziali ed al contorno, lungo un intervallo temporale di simulazione di seguito precisato.

La condizione al contorno da assegnare a valle è costituita dai valori misurati del tirante qualora la corrente sia lenta, ossia corrispondente ad un numero di Froude minore di 1.

Le condizioni al contorno da assegnare a monte sono costituite dalla sola portata in ingresso, fornita dalla equazione (4) o (5) qualora la corren te sia lenta (numero di Froude minore di 1), ovvero dalla portata e dal tirante misurato qualora la corrente sia veloce, ossia corrispondente ad un numero di Froude maggiore di 1.

La condizione iniziale è fornita dall’andamento spaziale della quota piezometrica, corrispondente alla somma del tirante e della quota topografica, e della velocità media della corrente.

I valori iniziali della velocità della corrente vengono stimati trascurando nuovamente i termini inerziali nel bilancio dinamico locale e supponendo quindi una proporzionalità fra il gradiente piezometrico e la portata.

I valori della quota piezometrica lungo l’alveo vengono interpolati linearmente dai valori delle sezioni di monte e di valle.

Per ridurre l’errore della soluzione è bene utilizzare un intervallo di simulazione o calcolo relativamente ristretto. D’altro canto, è bene che l’intervallo temporale sia sufficientemente ampio da ridurre l’influenza delle condizioni iniziali, soggette ad errore soprattutto nella parte centrale del tratto compreso fra le due sezioni di misura.

E’ vantaggiosamente previsto l’inizio del calcolo a partire da un valore h<*>0del tirante relativamente piccolo rispetto a quello massimo. Il valore h<*>0può essere valutato a partire dall’analisi dei tiranti misurati nella sezione di monte, scegliendo quello corrispondente a circa i 2/3 del tirante corrispondente all’istante to in cui è massima la derivata temporale seconda dei tiranti misurati h<*>m(ti).

II calcolo può essere poi interrotto, ad esempio, nell’istante in cui il tirante si riduce ai 2/3 di quello massimo h<*>max. Per la soluzione numerica del problema possono essere utilizzate le metodologie DORA e MAST proposte in Noto V. e T. Tucciarelli (2001), “The DORA algorithm for network flow models with improved stability and convergence properties”, Journal of Hydraulic Engineering (ASCE), 127(5), 380-391 e Tucciarelli T., “A new algorithm for a robust solution of thè fully dynamic De Saint Venant equations”, Journal of Hydraulic Research (IAHR), 41 (3), 239-246,2003.

Nella soluzione del sistema di equazioni (6)-(7) sono compresi i tiranti di monte e di valle, i cui valori calcolati hm(ti) e hv(t,) compaiono nell’equazione del funzionale F.

Vantaggiosamente il funzionale F è definito in modo da ottimizzare la stima dei parametri n, pi, ..., prqualora lo scarto fra i valori dei tiranti calcolati e misurati sia composto dal solo errore di misura e la distribuzione di tale errore sia gaussiana. Secondo tali ipotesi, ed assumendo che gli errori delle misure siano fra loro non correlati, il valore ottimale dei parametri è quello che minimizza il funzionale F al variare dei parametri n, pi,..., pr.

Poiché il funzionale F dipende dai suddetti parametri attraverso la soluzione numerica delle equazioni di Saint-Venant, la ricerca del minimo deve essere effettuata pure numericamente. Poiché il numero di parametri è estremamente limitato, viene utilizzato un algoritmo di tipo evolutivo, come ad esempio quello descritto in Back, T., Fogel, D., Michalewicz, Z. (1997), “Handbook of Evolutionary Computation”, Oxford Univ. Press, in cui non è necessario calcolare le derivate prime e che consente di evitare lo stallo in punti del funzionale che costituiscono un minimo locale maggiore del minimo globale.

Una volta ottenuti i valori ottimali del coefficiente di scabrezza n, che tiene conto dell’attuale vegetazione presente nell’alveo, e dei parametri p-ι,..., prsi ricava il valore della portata del colmo di piena dall’equazione (1). In Fig. 2 è riportato un diagramma di flusso con alcuni stadi del metodo dell’invenzione.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di misura della portata di piena in un corso d’acqua, in cui è prevista la definizione di almeno due sezioni del corso e la definizione di un predeterminato set di parametri (n, pi,...,pr), comprendente i seguenti stadi: a) rilevamento in istanti t,, in corrispondenza di almeno una prima sezione di monte ed una seconda sezione di valle dell’alveo del corso d’acqua, di tiranti idrici h<*>m(ti),h<*>v(ti) mediante rispettivi misuratori disposti in corrispondenza di dette sezioni; b) calcolo delle portate qmin corrispondenza della prima sezione per ogni istante t, in funzione di detti parametri (n, p-i,...,pr); c) calcolo dei tiranti idrici hm(ti) e hv(ti) nelle rispettive dette due sezioni nell’intorno temporale in corrispondenza dei valori massimi del tirante idrico rilevato h<*>e in corrispondenza dei valori massimi della portata qmcalcolata in detta prima sezione di monte; d) ottimizzazione di detti parametri (n, pi,...,pr) mediante un confronto tra i valori dei tiranti idrici h<*>m(ti),h<*>v(tj) rilevati ed i valori dei tiranti idrici hm(ti),hv(ti) calcolati; e) calcolo della portata di piena in funzione dei parametri (n, p-i,...,pr) ottimizzati.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 , in cui l’ottimizzazione dei parametri (n, p1, ... ,pr) viene eseguita mediante il calcolo del minimo di un funzionale F definito dalla formula

   dove wme wvsono pari alla varianza dell’errore di misura dei tiranti idrici h<*>m(ti),h<*>v(ti) nelle rispettive due sezioni del corso d’acqua.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 , in cui il calcolo delle portate qmdello stadio b) viene eseguito mediante la formula

   dove n rappresenta un parametro di scabrezza dell’alveo, σ è l’area della prima sezione di monte in funzione del rispettivo tirante idrico, R è il raggio idraulico corrispondente a detta area è il gradiente piezometrico con i pendenza del fondo dell’alveo nel tratto compreso tra dette due sezioni e un’espressione polinomiale del tempo avente come coefficienti i parametri p-i ... pr.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui detta espressione polinomiale del tempo è del secondo ordine.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui detta espressione polinomiale del tempo è del primo ordine.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 1 , in cui per il calcolo dei tiranti idrici hm(ti) e hv(ti) nelle rispettive due sezioni viene utilizzato un modello numerico di propagazione idoneo a risolvere le seguenti equazioni di Saint-Venant

   dove x indica la direzione del moto dell’acqua, t il tempo, g l’accelerazione di gravità e z la quota topografica.
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 1 , in cui gli stadi b) e successivi vengono eseguiti a partire da un predeterminato istante to nel quale vie ne misurato un valore di tirante idrico h<*>0nella prima sezione corrispondente a circa i 2/3 del tirante idrico corrispondente all’istante in cui la derivata temporale seconda di h<*>m(ti) è massima.
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui gli stadi b) e successivi possono essere interrotti nell’istante in cui il tirante misurato nella prima sezione si riduce a circa i 2/3 del tirante massimo h<*>maxnella stessa prima sezione.
9. 9. Sistema di misura della portata di piena in un corso d’acqua comprendente almeno due misuratori di tirante idrico, disposti esternamente al corso d’acqua ad una predeterminata distanza tra loro in corrispondenza di due sezioni del corso, mezzi di elaborazione di dati idonei ad elaborare i dati rilevati da detti misuratori ed a calcolare la portata di piena in corrispondenza di una delle due sezioni, in cui detti misuratori sono provvisti di mezzi di sincronizzazione idonei a sincronizzare i misuratori tra loro.
10. 10. Sistema secondo la rivendicazione 9, in cui detti mezzi di sincronizzazione comprendono un orologio ad alta precisione e/o un trasmettitore/ricevitore radio.
11. 11. Sistema secondo la rivendicazione 10, in cui almeno uno dei misuratori è provvisto di un datalogger.
12. 12. Sistema secondo la rivendicazione 9, in cui i misuratori sono provvisti di un sensore radar o di un sensore ad ultrasuoni.
13. 13. Sistema secondo la rivendicazione 9, in cui detta predeterminata distanza è variabile tra circa 500 m e 5 km.
14. 14. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 13, in cui detti mezzi di elaborazione sono cooperanti con almeno uno dei misuratori.
15. 15. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 13, in cui ciascun misuratore può essere provvisto di un ulteriore sensore idoneo alla penetrazione dell’acqua per una lettura sincrona delle quote del fondo alveo.
16. 16. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 13, in cui sono previsti mezzi di attivazione automatica del sistema stesso comprendenti strumenti di telecontrollo.
17. 17. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 13, in cui sono previsti mezzi di alimentazione di detti misuratori comprendenti pannelli solari o batterie provviste di mezzi di regolazione della frequenza di campionamento.