Ingegneria delle Acque

COMPONENTI DEL GRUPPO

• Andrea Petroselli professore associato DEIM – Università della Tuscia
• Salvatore Grimaldi professore ordinario DIBAF – Università della Tuscia
• Flavia Tauro ricercatore rtd-A DIBAF – Università della Tuscia

Il gruppo di lavoro opera all’interno del MechHydroLab (www.mechydrolab.org), un laboratorio composto da ingegneri meccanici, idrologi e ingegneri idraulici. Lo scopo è cobinare le tecnologie dell’ingegneria meccanica con le scienze idrologiche in modo da sviluppare nuovi sistemi per un avanzato monitoraggio ambientale.

Il MechHydroLab è un laboratorio interdipartimentale supportato dai Dipartimenti DEIM, DIBAF, e DAFNE dell’Università degli Studi della Tuscia, e collabora attivamente con il Dynamical Systems Laboratory (DSL) della New York University Polytechnic School of Engineering.

Tematiche di ricerca

• CAPE FEAR: Stiamo esplorando i meccanismi alla base della formazione del deflusso nei pendii naturali. Stiamo studiando l’inizio e l’organizzazione del drenaggio attraverso l’uso combinato di strumenti sperimentali e teorici. Stiamo avanzando le attuali metodologie di osservazione per la misurazione del flusso in tempo reale.

• HYDROBALLS FOR THE ENVIRONMENT: Stiamo progettando e sintetizzando una nuova classe di traccianti di particelle per il monitoraggio ambientale utilizzando materiali eco-compatibili. Questa innovativa tecnica osservativa  sfrutta le proprietà ottiche dei materiali per consentire misurazioni del flusso in tempo reale in contesti complessi. Stiamo conducendo un’ampia caratterizzazione sperimentale in laboratorio e in loco per valutare il potenziale dei traccianti in molteplici condizioni naturali.

• GIANT RAINGAUGE: Stiamo studiando la distribuzione delle precipitazioni naturali e la sua influenza sulla formazione del drenaggio. Stiamo sviluppando tecniche sperimentali innovative per monitorare e quantificare le precipitazioni. Stiamo studiando l’accuratezza dei sistemi di misurazione tradizionali in confronto a tecniche innovative.

• DRONES FOR RIVERS: Stiamo studiando l’integrazione della tecnologia dei veicoli aerei senza equipaggio e il rilevamento idrologico per il monitoraggio ambientale avanzato. Progettiamo e sviluppiamo piattaforme di rilevamento aereo personalizzate per misurazioni ambientali. Utilizziamo e integriamo piattaforme aeree commerciali con sistemi di rilevamento avanzati per un’acquisizione ottimale dei dati.

• CAMFLOW SENSING: Stiamo facendo progredire il rilevamento del flusso attraverso la progettazione e lo sviluppo di innovative tecniche basate su immagini per la caratterizzazione cinematica di corpi idrici naturali. Stiamo lavorando al miglioramento della velocimetria delle immagini di particelle su larga scala per la misurazione del flusso non invasivo. Stiamo studiando l’integrazione di dispositivi di acquisizione digitale, traccianti e sensori commerciali verso la creazione di nuovi sistemi di rilevamento continuo non invasivi per il monitoraggio ambientale.

• WORLD HERITAGE: Stiamo sviluppando nuove strategie per preservare i siti del patrimonio mondiale dell’UNESCO dai pericoli naturali. Analizziamo l’impatto di eventi naturali estremi su siti di particolare significato culturale e fisico e progettiamo tecniche di osservazione innovative per consentire il monitoraggio in tempo reale in ambienti di grandi dimensioni.

Progetti finanziati

• UNESCO Chair Water Resources Management and Culture and Honors Center of Italian Universities (2014-2017): “Tecniche di monitoraggio per la salvaguardia dei siti patrimonio dell’umanità”.
• Ministero degli Affari Esteri, Progetto Italia-USA PGR00175 (2015): “Monitoraggio ambientale di corpi idrici tramite l’utilizzo di droni”.
• Ministero degli Affari Esteri, Progetto Italia-USA PGR00175 (2014): “Monitoraggio ambientale di corpi idrici tramite l’utilizzo di droni”.
• Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, PRIN 2009CA4A4A (2009-2013): “Studio di un tracciante innovativo per le applicazioni idrologiche”.

Strumentazione di ricerca in dotazione

• Particle tracers
• Flow Sensing Prototypes
• Portable Channel Flow Sensing Prototype
• Aerial Sensing Platforms

 Pubblicazioni recenti

• NARDI F., GRIMALDI S., SANTINI M., PETROSELLI A., UBERTINI L., “Hydrogeomorphic properties of simulated drainage patterns using DEMs: the flat area issue”, Hydrological Sciences–Journal–des Sciences Hydrologiques, 53(6) December 2008, pp 1176-1192.
• SANTINI M., GRIMALDI S., PETROSELLI A., NARDI F., RULLI M.C., “Preprocessing algorithms and landslide modelling on remotely sensed DEMs”, Geomorphology 113 (2009) 110–125.
• GRIMALDI S., PETROSELLI A., ALONSO G., NARDI F., 2010. “Flow Time estimation with variable hillslope velocity in ungauged basins”, Advances in Water Resources, Volume 33, Issue 10, October 2010, Pages 1216-1223, Special Issue on Novel Insights in Hydrological Modelling – Rome-2009.
• PETROSELLI A., “LIDAR Data and Hydrological Applications at the Basin Scale”, GIScience & Remote Sensing, 2012, 49, No. 1, p. 139–162, DOI 10.2747/1548-1603.49.1.139
• GRIMALDI S., PETROSELLI A., NARDI F., 2012. “A parsimonious geomorphological unit hydrograph for rainfall–runoff modelling in small ungauged basins”. Hydrological Sciences Journal, Volume 57, Issue 1, pp. 73-83, DOI:10.1080/02626667.2011.636045
• GRIMALDI S., PETROSELLI A., TAURO F., PORFIRI M, 2012. “Time of concentration: a paradox in modern hydrology”, Hydrological Sciences Journal, Volume 57, Issue 2, pp. 217-228, DOI: 10.1080/02626667.2011.644244
• GRIMALDI S., PETROSELLI A., SERINALDI F., 2012. “A continuous simulation model for design-hydrograph estimation in small and ungauged watersheds”. Hydrological Sciences Journal 57, (6), pp. 1035-1051.
• GRIMALDI S., PETROSELLI A., SERINALDI F., “Design hydrograph estimation in small and ungauged watersheds: continuous simulation method versus event-based approach”, Hydrological Processes, 26 (20), pp 3124-3134. 2012. DOI: 10.1002/hyp.8384
• PETROSELLI A., FERNANDEZ ALVAREZ A., “The flat area issue in DEMs and its consequences on the rainfall-runoff modeling”, GIScience & Remote Sensing, 49 (5), pp. 711-734, 2012. doi:10.2747/1548-1603.49.5.711
• TAURO F., GRIMALDI S., PETROSELLI A., PORFIRI M., “Fluorescent particle tracers for surface flow measurements: a proof of concept in a natural stream”, Water Resour. Res., 48 (6), 1-11, W06528, doi:10.1029/2011WR011610. 2012.
• TAURO F., GRIMALDI S., PETROSELLI A., RULLI M.C., PORFIRI M., “Fluorescent particle tracers in surface hydrology: a proof of concept in a semi-natural hillslope”, Hydrol. Earth Syst. Sci., 16, 2973-2983, doi:10.5194/hess-16-2973-2012, 2012.
• PETROSELLI A, BIONDI P., COLANTONI A., MONARCA D., CACCHINI M., MARUCCI A., CIVIDINO S., 2012. “Photovoltaic Pumps: Technical and Practical Aspects for Applications in the Agriculture,” Mathematical Problems in Engineering, special issue “Mathematical Problems in Sustainable Energy and Environment”, Volume 2012 (2012), Article ID 343080, 19 pages, doi:10.1155/2012/343080
• GRIMALDI S., PETROSELLI A., ROMANO N., “Green-Ampt Curve Number mixed procedure as an empirical tool for rainfall-runoff modelling in small and ungauged basins”, Hydrological Processes, 2013. doi:10.1002/hyp.9303. Volume 27, Issue 8, pages 1253–1264.
• GRIMALDI S., PETROSELLI A., ROMANO N., “Curve-Number/Green-Ampt mixed procedure for streamflow predictions in ungauged basins: parameter sensitivity analysis”, Hydrological Processes, 2013. doi: 10.1002/hyp.9749. Volume 27, Issue 8, pages 1265–1275.
• GRIMALDI S., PETROSELLI A., ARCANGELETTI E., NARDI F., “Flood mapping in ungauged basins using fully continuous hydrologic-hydraulic modelling”, Journal of Hydrology, 2013, 487, pp. 39-47. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2013.02.023
• PETROSELLI A., VESSELLA F., CAVAGNUOLO L., PIOVESAN G., SCHIRONE B. “Ecological behaviour of Quercus suber and Quercus ilex inferred by topographic wetness index (TWI)”, Trees – Structure and Function, Volume 27, Issue 5 (2013), Page 1201-1215 . DOI: 10.1007/s00468-013-0869-x.
• GRÄELER B., VAN DEN BERG J.M., VANDENBERGHE S., PETROSELLI A., GRIMALDI S., DE BAETS A., VERHOEST N.E.C., 2013, “Multivariate return periods in hydrology: A critical and practical review focusing on synthetic design hydrograph estimation”, Hydrol. Earth Syst. Sci., (HESS), 17, 1281–1296. doi:10.5194/hess-17-1281-2013.
• GRIMALDI S., PETROSELLI A., “Do we still need the Rational Formula? An alternative empirical procedure for peak discharge estimation in small and ungauged basins”, Hydrological Sciences Journal, 60 (1), 67-77. 2014.
• MARRAS T., PETROSELLI A., VESSELLA F., DAMIANI G., SCHIRONE B., “Noble biomass: restore, recycle, profit using cork oak (Quercus suber L.)”, Applied Mathematical Sciences, Vol. 8, 2014, no. 130, 6495 – 6513. Open Special Issue: ‘Renewable Energy, Biomass and Biological Residues’. http://dx.doi.org/10.12988/ams.2014.46455
• PETROSELLI A., LEONE A., RIPA M.N., RECANATESI F., “Linking phosphorus export and hydrologic modelling: a case study in central Italy”, Environ Monit Assess (2014) 186:7849–7861. DOI 10.1007/s10661-014-3972-6.
• TAURO F., OLIVIERI G., PETROSELLI A., PORFIRI M., GRIMALDI S.: “Technical Note: Surface water velocity observations from a camera: a case study on the Tiber River”, Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss., 11, 11883-11904, doi:10.5194/hessd-11-11883-2014, 2014.
• PETROSELLI A., GIANNOTTI M., ARCANGELETTI E., PALOMBA F., MARRAS T., 2015. “The Integrated System of Phytodepuration of Sile river Natural Park”, International Journal of Phytoremediation, Vol. 17 (11), 1038-1045. Doi: 10.1080/15226514.2014.964843
• PETROSELLI A., GIANNOTTI M., ALLEGRINI E., MARRAS T., 2015. “Integrated System of Phytodepuration for agroindustrial wastewater: three different case studies”, International Journal of Phytoremediation, 17 (12), 1227-1236. Doi: 10.1080/15226514.2015.1045138
• PISCOPIA R., PETROSELLI A., GRIMALDI S., “A software package for the prediction of design flood hydrograph in small and ungauged basins”, Journal of Agricultural Engineering 2015; XLVI:432, 74-84, doi:10.4081/jae.2015.43227
• PETROSELLI A., GRIMALDI S. “Design hydrograph estimation in small and fully ungauged basin: a preliminary assessment of EBA4SUB framework”, in press on Journal of Flood Risk Management, 2015. doi: 10.1111/jfr3.12193
• TAURO F., PETROSELLI A., ARCANGELETTI E., “Assessment of Drone-based Surface Flow Observations”, Hydrological Processes, 2016, 30(7), 1114-1130. DOI: 10.1002/hyp.10698
• GRIMALDI S., PETROSELLI A., BALDINI L., GORGUCCI E., “Description and preliminary results of a giant-rain gauge”, in press on Journal of Hydrology, 2016. doi:10.1016/j.jhydrol.2015.09.076
• GRIMALDI S., PETROSELLI A., SALVADORI G., DE MICHELE C., “Catchment compatibility via copulas: a non-parametric study of the dependence structures of hydrological responses”, Advances in Water Resources, 90, 116-133, 2016, doi:10.1016/j.advwatres.2016.02.003
• TAURO F., OLIVIERI G., PETROSELLI A., PORFIRI M., GRIMALDI S., “Flow monitoring with a camera: a case study on a flood event in the Tiber River”, Environ Monit Assess. 2016 Feb; 188(2):118. doi: 10.1007/s10661-015-5082-5. Epub 2016 Jan 26.
• TAURO F., PETROSELLI A., PORFIRI M., GIANDOMENICO L., BERNARDI G., MELE F., SPINA D., GRIMALDI S., “A novel permanent gauge-cam station for surface flow observations on the Tiber river”, Geosci. Instrum. Method. Data Syst., 5, 241-251, 2016. doi:10.5194/gi-5-241-2016. http://www.geosci-instrum-method-data-syst.net/5/241/2016/
• FERNANDEZ ALVAREZ A., ADAMOWSKI J., PETROSELLI A., “ANALYSIS OF THE BEHAVIOR OF THREE DIGITAL ELEVATION MODEL CORRECTION METHODS ON CRITICAL NATURAL SCENARIOS”. Journal of Hydrology: Regional Studies 8 (2016) 304–315, http://dx.doi.org/10.1016/j.ejrh.2016.09.009
• PETROSELLI A., GIANNOTTI M., MARRAS T., ALLEGRINI E., “Integrated System of Phytodepuration and water reclamation: comparative evaluation of four municipal wastewater treatment plants”. International Journal of Phytoremediation, 2017, 6, 563-571, doi: 10.1080/15226514.2016.1267702
• PETROSELLI A., TAURO F., “Cape Fear: monitoring basic hydrological processes in an outdoor hillslope plot”, Environ Monit Assess (2017) 189: 132. doi:10.1007/s10661-017-5851-4
• RECANATESI F., PETROSELLI A., RIPA M.N., LEONE A., “Assessment of stormwater runoff management practices and BMPs under soil sealing: a study case in a peri-urban watershed of the metropolitan area of Rome (Italy)”, in press to Journal of Environmental Management, 2017.