Comprehensive analysis of sustainable flood retention basins

To adapt to climate change which results in increasing flood frequency and intensity, the European Community has proposed Flood Directive 2007/60/EC. It requires member states to conduct risk assessments of all river basins and coastal areas and to establish Flood Risk Management Plans focused on prevention, protection and preparedness by 2015. Sustainable Flood Retention Basins (SFRB) that impound water are a new concept that arose in 2006. They can have a pre-defined or potential role in flood defense and were supposed to facilitate the implementation of the Flood Directive. Early and preliminary studies of SFRB were derived from case studies in Southern Baden, Germany. In Scotland, there are a relatively high number of SFRB which could contribute to flood management control. This research aimed to produce a guidance manual for the rapid survey of SFRB and to propose a series of frameworks for comprehensive analysis and assessment of SFRB. Precisely 372 SFRB in central Scotland and 202 SFRB in Southern Baden were investigated and characterized by 43 holistic variables. Based on this practical experience, a detailed guidance manual was created, guiding users to conduct a SFRB survey in a standardized and straightforward way. To explore the hidden data structure of data arising from the SFRB survey, various widely used machine learning algorithms and geo-statistical techniques were applied. For instance, cluster analysis showed intrinsic groupings of SFRB data, assisting with SFRB categorization. Principal Component Analysis (PCA) was applied to reduce the dimensions of SFRB data from the original 43 to 23, simplifying the SFRB system. Self-organizing Maps (SOM) visualized the relationships among variables and predicted certain variables as well as the types of SFRB by using the highly related variables. Three feature-selection techniques (Information Gain, Mutual Information and Relief) and four benchmark classifiers (Support Vector Machine, K-Nearest Neighbours, C4.5 Decision Tree and Naive Bayes) were used to select and verify the optimal subset of variables, respectively. Findings indicated that only nine important variables were required to accurately classify SFRB. Three popular multi-label classifiers (Multi-Label Support Vector Machine (MLSVM), Multi-Label K-Nearest Neighbour (MLKNN) and Back- Propagation for Multi-Label Learning (BP-MLL)) were applied to classify SFRB with multiple types. Experiments demonstrated that the classification framework achieved promising results and outperformed traditional single-label classifiers. Ordinary Kriging was used to estimate the spatial properties of the flood-related variables across the research area, while Disjunctive kriging was used to assess the probability of these individual variables exceeding specific management thresholds. The results provided decision makers with an effective tool for spatial planning of flood risk management. To assess dam failure hazards and risks of SFRB, a rapid screening tool was proposed based on expert judgement. It demonstrated that the levels of Dam Failure Hazard and Dam Failure Risk varied for different SFRB types and in different regions of central Scotland. In all, this thesis provided a guidance manual for rapid survey of SFRB and presented various effective, efficient and comprehensive frameworks for SFRB analysis and assessment, helping to promote the understanding and management of SFRB and thus to contribute to Flood Risk Management Plans in the context of the Flood Directive

Flood Forecasting Using Machine Learning Methods

This book is a printed edition of the Special Issue Flood Forecasting Using Machine Learning Methods that was published in Wate

Improved water and land management in the Ethiopian highlands: its impact on downstream stakeholders dependent on the Blue Nile; Intermediate Results Dissemination Workshop February 5-6, 2009, Addis Ababa, Ethiopia

River basin management, Watershed management, Farming systems, Water balance, Reservoirs, Water supply, Irrigation requirements, Irrigation programs, Simulation models, Sedimentation, Rainfall-Runoff relationships, Erosion, Soil water, Water balance, Soil conservation, Institutions, Organizations, Policy, Water governance, International waters, Institutional and Behavioral Economics, Land Economics/Use, Resource /Energy Economics and Policy,

Flow-3D CFD model of bifurcated open channel flow: setup and validation

Bifurcation is a morphological feature present in most of fluvial systems; where a river splits into two channels, each bearing a portion of the flow and sediments. Extensive theoretical studies of river bifurcations were performed to understand the nature of flow patterns at such diversions. Nevertheless, the complexity of the flow structure in the bifurcated channel has resulted in various constraints on physical experimentation, so computational modelling is required to investigate the phenomenon. The advantages of computational modelling compared with experimental research (e.g. simple variable control, reduced cost, optimize design condition etc.) are widely known. The great advancement of computer technologies and the exponential increase in power, memory storage and affordability of high-speed machines in the early 20th century led to evolution and wide application of numerical fluid flow simulations, generally referred to as Computational Fluid Dynamics {CFD). In this study, the open-channel flume with a lateral channel established by Momplot et al (2017) is modelled in Flow-3D. The original investigation on divided flow of equal widths as simulated in ANSYS Fluent and validated with velocity measurements

Atti del XXXV Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche

La XXXV edizione del Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche (IDRA16), co-organizzata dal Gruppo Italiano di Idraulica (GII) e dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale, e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, si è svolta a Bologna dal 14 al 16 settembre 2016. Il Convegno Nazionale è tornato pertanto ad affacciarsi all’ombra del “Nettuno”, dopo l’edizione del 1982 (XVIII edizione). Il titolo della XXXV edizione, “Ambiente, Risorse, Energia: le sfide dell’Ingegneria delle acque in un mondo che cambia”, sottolinea l’importanza e la complessità delle tematiche che rivestono la sfera dello studio e del governo delle risorse idriche. Le sempre più profonde interconnessioni tra risorse idriche, sviluppo economico e benessere sociale, infatti, spronano sia l’Accademia che l’intera comunità tecnico-scientifica nazionale ed internazionale all’identificazione ed alla messa in atto di strategie di gestione innovative ed ottimali: sfide percepite quanto mai necessarie in un contesto ambientale in continua evoluzione, come quello in cui viviamo. La XXXV edizione del Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, pertanto, si è posta come punto d’incontro della comunità tecnico-scientifica italiana per la discussione a tutto tondo di tali problematiche, offrendo un programma scientifico particolarmente ricco e articolato, che ha coperto tutti gli ambiti riconducibili all’Ingegneria delle Acque. L’apertura dei lavori del Convegno si è svolta nella storica cornice della Chiesa di Santa Cristina, uno dei luoghi più caratteristici e belli della città ed oggi luogo privilegiato per l’ascolto della musica classica, mentre le attività di presentazione e discussione scientifica si sono svolte principalmente presso la sede della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna sita in Via Terracini. Il presente volume digitale ad accesso libero (licenza Creative Commons 4.0) raccoglie le memorie brevi pervenute al Comitato Scientifico di IDRA16 ed accettate per la presentazione al convegno a valle di un processo di revisione tra pari. Il volume articola dette memorie in sette macro-tematiche, che costituiscono i capitoli del volume stesso: I. meccanica dei fluidi; II. ambiente marittimo e costiero; III. criteri, metodi e modelli per l’analisi dei processi idrologici e la gestione delle acque; IV. gestione e tutela dei corpi idrici e degli ecosistemi; V. valutazione e mitigazione del rischio idrologico e idraulico; VI. dinamiche acqua-società: sviluppo sostenibile e gestione del territorio; VII. monitoraggio, open-data e software libero. Ciascuna macro-tematica raggruppa più sessioni specialistiche autonome sviluppatesi in parallelo durante le giornate del Convegno, i cui titoli vengono richiamati all’interno del presente volume. La vastità e la diversità delle tematiche affrontate, che ben rappresentano la complessità delle numerose sfide dell’Ingegneria delle Acque, appaiono evidenti dalla consultazione dell’insieme di memorie brevi presentate. La convinta partecipazione della Comunità Scientifica Italiana è dimostrata dalle oltre 350 memorie brevi, distribuite in maniera pressoché uniforme tra le sette macro-tematiche di riferimento. Dette memorie sono sommari estesi di lunghezza variabile redatti in lingua italiana, o inglese. In particolare, la possibilità di stesura in inglese è stata concessa con l’auspicio di portare la visibilità del lavoro presentato ad un livello sovranazionale, grazie alla pubblicazione open access del volume degli Atti del Convegno. Il volume si divide in tre parti: la parte iniziale è dedicata alla presentazione del volume ed all’indice generale dei contributi divisi per macro-tematiche; la parte centrale raccoglie le memorie brevi; la terza parte riporta l’indice analitico degli Autori, che chiude il volume

Atti del XXXV Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche

La XXXV edizione del Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche (IDRA16), co-organizzata dal Gruppo Italiano di Idraulica (GII) e dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale, e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, si è svolta a Bologna dal 14 al 16 settembre 2016. Il Convegno Nazionale è tornato pertanto ad affacciarsi all’ombra del “Nettuno”, dopo l’edizione del 1982 (XVIII edizione). Il titolo della XXXV edizione, “Ambiente, Risorse, Energia: le sfide dell’Ingegneria delle acque in un mondo che cambia”, sottolinea l’importanza e la complessità delle tematiche che rivestono la sfera dello studio e del governo delle risorse idriche. Le sempre più profonde interconnessioni tra risorse idriche, sviluppo economico e benessere sociale, infatti, spronano sia l’Accademia che l’intera comunità tecnico-scientifica nazionale ed internazionale all’identificazione ed alla messa in atto di strategie di gestione innovative ed ottimali: sfide percepite quanto mai necessarie in un contesto ambientale in continua evoluzione, come quello in cui viviamo. La XXXV edizione del Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, pertanto, si è posta come punto d’incontro della comunità tecnico-scientifica italiana per la discussione a tutto tondo di tali problematiche, offrendo un programma scientifico particolarmente ricco e articolato, che ha coperto tutti gli ambiti riconducibili all’Ingegneria delle Acque. L’apertura dei lavori del Convegno si è svolta nella storica cornice della Chiesa di Santa Cristina, uno dei luoghi più caratteristici e belli della città ed oggi luogo privilegiato per l’ascolto della musica classica, mentre le attività di presentazione e discussione scientifica si sono svolte principalmente presso la sede della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna sita in Via Terracini. Il presente volume digitale ad accesso libero (licenza Creative Commons 4.0) raccoglie le memorie brevi pervenute al Comitato Scientifico di IDRA16 ed accettate per la presentazione al convegno a valle di un processo di revisione tra pari. Il volume articola dette memorie in sette macro-tematiche, che costituiscono i capitoli del volume stesso: I. meccanica dei fluidi; II. ambiente marittimo e costiero; III. criteri, metodi e modelli per l’analisi dei processi idrologici e la gestione delle acque; IV. gestione e tutela dei corpi idrici e degli ecosistemi; V. valutazione e mitigazione del rischio idrologico e idraulico; VI. dinamiche acqua-società: sviluppo sostenibile e gestione del territorio; VII. monitoraggio, open-data e software libero. Ciascuna macro-tematica raggruppa più sessioni specialistiche autonome sviluppatesi in parallelo durante le giornate del Convegno, i cui titoli vengono richiamati all’interno del presente volume. La vastità e la diversità delle tematiche affrontate, che ben rappresentano la complessità delle numerose sfide dell’Ingegneria delle Acque, appaiono evidenti dalla consultazione dell’insieme di memorie brevi presentate. La convinta partecipazione della Comunità Scientifica Italiana è dimostrata dalle oltre 350 memorie brevi, distribuite in maniera pressoché uniforme tra le sette macro-tematiche di riferimento. Dette memorie sono sommari estesi di lunghezza variabile redatti in lingua italiana, o inglese. In particolare, la possibilità di stesura in inglese è stata concessa con l’auspicio di portare la visibilità del lavoro presentato ad un livello sovranazionale, grazie alla pubblicazione open access del volume degli Atti del Convegno. Il volume si divide in tre parti: la parte iniziale è dedicata alla presentazione del volume ed all’indice generale dei contributi divisi per macro-tematiche; la parte centrale raccoglie le memorie brevi; la terza parte riporta l’indice analitico degli Autori, che chiude il volume