UNESCO  and  WATER    SCIENTIFIC  MEETING  SERIES    SM  S3    jointly  organized  by        

Unesco  Chair  «Water  Resources  Management  and  Culture»  Inaugural  Mee+ng  MARCH  11,  2014  

University  for  Foreigners  of  Perugia  -­‐  Palazzo  Gallenga  Sala  Goldoniana  

GIS  AND  TERRAIN  ANALYSIS  FOR    UNDERSTANDING  WATER  PROCESSES  AND  FEATURES  

Talk  @  Unesco  Chair  Inaugural  MeeRng  Perugia,  Italy,  March  11th,  2014  

Fernando  Nardi  University  for  Foreigners  of  Perugia  

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•  River  basin  Terrain  Analysis  (TA)  using  GIS    •  Standard  GIS  TA  vs  experimental  methods  

•  Hydrogeomorphic  applica+ons:  Flood(plain)  mapping  

•  Ongoing  research:  Large  scale  engineering  applica+ons  

Outlines  

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ASTER  

•  Raster  DTM  ASTER  

•  30m  

•  Integer  precision  

  hSp://asterweb.jpl.nasa.gov/gdem.asp    

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…and  processes  

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Analyzing  terrain  surface  properRes  (elevaRon,  land  use,..)  for  deriving  hydrogeomorpic  parameters:  Direct:  slope,  curvature,  aspect  Indirect:  flow  direc+on,  drainage  area  Features:  stream  network,  drainage  basin,  floodplain,  hillslope  Processes:  deposi+on,  erosion,  land/water  dynamics  (i.e.  landsliding/flooding)  

DEM-­‐based  Terrain  Analysis  using  GIS  

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Filling  sinks  Flow  direc+on    Contribu+ng  area  Watershed  delinea+on  Stream  Network  

Hydrologic  processing  of  DEMs  for  stream  network  extracRon  

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Flat  areas  and  pit  removal  experimental  tools  

Nardi,   F.,   Grimaldi,   S.,   San+ni,   M,  Petroselli,A.,  Uber+ni,  L.,  

 Hydrological  Science  Journal,  2008  

Grimaldi   S.,   Nardi   F.,   Di   BenedeSo  F.,   Istanbulluoglu   E.,   Bras   R.L.,  Advances  in  Water  Resources,  2007  

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Floodplain  cross  secRon  idenRficaRon  

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Po  river  basin  (North  Italy)    

Area  75,000  km2  

 Channel  flow  depths:  up  to  44  m    Stream  network  source  contrib.  area:  500  km2  

 Floodplain  area:  5178  km2    to  14976  km2  

           

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Po  river  basin  (North  Italy)  

500  yrs  Flood/InundaRon  maps  -­‐>  10,300  km2    Lake  areas:  1000  km2  

 Floodplain  area:  5178  km2    to  14976  km2  

           

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Zambesi  river  basin  (Southern  Africa)    

Area  1,390,000  km2  

 Stream  network  source  contrib.  area:  500  km2  

 Floodplain  area:  37,250  km2  

           

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Zambesi  river  basin  (Southern  Africa)  

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The  Tiber  river  case  study  

Nardi   F.,   Biscarini   C.,   Di   Francesco   S.,  Manciola   P.,     Uber+ni   L.,   Irriga9on   and  Drainage,  2013  

How  do  the  hydrogeomorphic  floodplain  behaves  as  respect  to  standard  flood/inunda+on  maps?  

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The  Tiber  river  case  study  

Nardi  F.,  Biscarini  C.,  Di  Francesco  S.,  Manciola  P.,    Uber+ni  L.,  Irriga9on  and  

Drainage,  2013  

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Tiber  river  basin  

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Tiber  river  basin  

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Floodplain  idenRficaRon  for  Italy  

Large  scale  urban/land  engineering  

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Indexing  water-­‐related  phenomena  

Large  scale  urban/land  engineering  

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GIS Terrain analysis Nardi F., Vivoni E. R., Grimaldi S., Investigating a floodplain scaling relation using a hydrogeomorphic delineation method,

Water Resources Research, 42 (9), 15 pp., 2006. Grimaldi S., Nardi F., Di Benedetto F., Istanbullouglu E., Bras R.L., A physically-based method for removing pits in digital

elevation models, Advances in Water Resources, 30 (10), pp. 2151-2158, 2007. Nardi F., Grimaldi S., Santini M., Petroselli A., Ubertini L., Hydrogeomorphic properties of simulated drainage patterns using

digital elevation models: the flat area issue, Hydrological Science Journal, 53 (6), pp. 1176-1193, 2008. Santini M., Grimaldi S., Rulli M.C., Petroselli A., Nardi F., Pre-Processing algorithms and landslide modelling on remotely

sensed DEMs, Geomorphology, 113 (1-2), pp. 110-125, 2009. Nardi F., Biscarini C., Di Francesco S., Manciola P., Ubertini L., comparing a large-scale dem-based floodplain delineation

algorithm with standard flood maps: the Tiber river basin case study, Irrig. and Drain. 62 (Suppl. 2): 11–19, 2013

WFIUH rainfall-runoff models Grimaldi S., Petroselli A., Alonso G., Nardi F., Flow time estimation with variable hillslope velocity in ungauged basins, Advances

in Water Resources, 33 (10), 216-1223, 2010. Grimaldi S., Petroselli A., Nardi F., A parsimonious geomorphological unit hydrograph for rainfall runoff modeling in small

ungauged basins, Hydrological Science Journal, 57(1), 73-83, 2012.

Flood Mapping Grimaldi S., Petroselli A., Arcangeletti E., Nardi F., Flood mapping in ungauged basins using fully continuous hydrologic-hydraulic

modelling, Journal of Hydrology, in press.

References  

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Contact  Info    

fernando.nardi@unistrapg.it  @fnardi  

         

hSp://www.unescowaterchair.org/