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Una delle principali cause della degradazione del territorio e della perdita di fertilità è il processo di erosione idrica del suolo, dovuto al fenomeno del ruscellamento (o runoff). Si stima che in Italia il 77% del territorio sia minacciato dal problema dell’erosione accelerata, a causa tanto della sua struttura naturale quanto dell’azione dell’uomo. Di qui emerge la necessità di creare strumenti modellistici in grado di fornire informazioni utili alla valutazione del rischio di ruscellamento. In questo articolo viene presentata una descrizione dettagliata di HIRM-KW (Hydrological Infiltration Runoff Model-Kinematic Wave), un modello idrologico fisicamente basato per la simulazione della dinamica del ruscellamento e dell’infiltrazione dell’acqua nel suolo. Il modello è stato sviluppato accoppiando un modello di onda cinematica con la teoria dell’infiltrazione di Smith-Parlange, sfruttando le leggi fondamentali del moto. La costruzione passo passo del modello ha inoltre permesso di ottenere un sistema di equazioni che ben si presta alla ricerca di soluzioni per via numerica. Le performance di HIRM-KW sono state poi valutate, a fini dimostrativi, confrontando i risultati di tre simulazioni con gli analoghi output prodotti da EUROSEM (European Soil Erosion Model), ottenendo un buon livello di concordanza tra i due modelli. Ricordiamo infine che HIRM-KW è un software “freeware” e perciò una copia del programma può essere richiesta agli Autori. Parole chiave: equazioni dell’onda cinematica, processi d’infiltrazione-runoff, modelli fisicamente basati erosione del suolo, metodi numerici.
One of the major causes of land degradation and loss of fertility is the soil erosion due to water runoff. In Italy, 77% of the territory is estimated to be threatened by accelerated erosion, because of both its natural structure and anthropic action. This leads to the need of developing modelling tools able to provide useful information for runoff risk assessment. This paper presents a detailed description of HIRM-KW (Hydrological Infiltration Runoff Model- Kinematic Wave), a physics-based hydrological model for simulating the dynamics of water runoff and infiltration in lowland soils. The model was developed by coupling a Kinematic Wave model with the Smith-Parlange infiltration theory and by making use of the basic laws of motion. Moreover, it was built up step by step in order to obtain a system of equations, lending itself to numerical treatment. HIRM-KW performances were evaluated, for demonstration purposes, by comparing the results of three simulations with corresponding outputs provided by EUROSEM (European Soil Erosion Model), resulting in a good degree of agreement. HIRM-KW is implemented by a freeware software and the executable program can be requested to the Authors. Keywords: Kinematic-Wave equations, infiltration-runoff processes, physics-based models, soil erosion, numerical methods.
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