Corso “Modellazione Idrologica e Ambientale con QGIS e SWAT+”

Corso Modellazione ambientale con QGIS e SWAT+ Dati, scenari e decisioni: simulare la risposta dei bacini idrografici per la gestione sostenibile delle risorse idriche e del territorio

Il corso "Modellazione Idrologica e Ambientale con QGIS e SWAT+” di TerreLogiche è un percorso di formazione online (live streaming) di 21 ore dedicato alla simulazione della risposta dei bacini idrografici e all’analisi delle sue implicazioni per la gestione delle risorse idriche, anche rispetto a scenari di cambiamento climatico e territoriale. Il corso affronta l’intero workflow di modellazione, dall’elaborazione dei dati geospaziali alla costruzione e simulazione del modello in ambiente GIS, attraverso l’utilizzo di SWAT+ e della sua interfaccia QSWAT+ per QGIS.

Pianificare una gestione sostenibile delle risorse idriche richiede oggi modelli capaci di integrare le caratteristiche del territorio, le attività antropiche e le condizioni climatiche. La modellazione idrologica e ambientale con SWAT+ permette di simulare il comportamento dei bacini idrografici, valutando gli effetti delle attività umane sulla qualità e quantità delle acque. Un percorso tecnico-scientifico per comprendere e analizzare le dinamiche di erosione, inquinamento diffuso e disponibilità idrica, supportando scelte gestionali basate sui risultati della modellazione e valutando possibili scenari di cambiamento climatico e territoriale.

Particolare attenzione sarà dedicata alla preparazione dei dati di input necessari al modello SWAT+, con esercitazioni specifiche su dati di uso del suolo, pedologici e climatici. Tale attività consentirà ai partecipanti di comprendere il passaggio dai dati territoriali disponibili ai dataset effettivamente utilizzabili dal modello, acquisendo maggiore autonomia nella costruzione di nuove applicazioni SWAT+ in differenti contesti territoriali.

L’approccio metodologico del corso e l’organizzazione dei contenuti sono basati su un flusso di lavoro ben collaudato con la possibilità, per i partecipanti, di ripetere in ogni momento le operazioni eseguite dal docente e svolgere numerose esercitazioni pratiche riguardanti le tecniche illustrate. Le tecnologie utilizzate nella sessione formativa saranno totalmente Open Source, gratuite e liberamente scaricabili.

Cos'è SWAT+ (the Soil & Water Assessment Tool)
SWAT+, sviluppato da USDA Agricultural Research Service e Texas A&M University, è uno strumento universalmente riconosciuto per la modellizzazione di bacino mediante l’utilizzo di dati geospaziali di diversa tipologia (es. uso del suolo, pedologia, topografia, dati meteo, dati telerilevati). L’efficienza computazionale (modellazione di bacini anche di grande scala con varie strategie di gestione) e la simulazione dei fenomeni con lunghi intervalli temporali consentono agli utilizzatori la valutazione degli effetti generati dai cambiamenti gestionali del territorio.

SWAT+ consente la modellazione e simulazione multiscala (dal piccolo bacino idrologico ai grandi bacini fluviali) della quantità e qualità delle acque superficiali e sotterranee, dell’erosione del suolo e degli inquinanti. È utilizzato per analizzare l’impatto ambientale delle pratiche di gestione del territorio e dei cambiamenti d’uso del suolo, per la valutazione delle risorse idriche e degli effetti dei cambiamenti climatici. Le principali applicazioni sono: modellazione del bilancio idrologico, analisi dell’erosione dei suoli (prevenzione e controllo), controllo delle sorgenti inquinanti, gestione dei bacini idrografici, modellazione delle rese colturali e degli effetti dovuti all’introduzione di nuove colture o pratiche gestionali (es. bioenergie, forestazione, cover crops, minima lavorazione del suolo, greening e aree di interesse ecologico, ecc.).

SWAT+ è la versione open source completamente rivista e migliorata dell’originario modello SWAT, con l’introduzione di nuovi moduli più flessibili e performanti. Le nuove interfacce QSWAT+ e SWAT+ Editor consentono all’utente di impostare i file di progetto e la modellazione attraverso un ambiente di lavoro integrato con QGIS, semplice ed intuitivo.

Obiettivi del corso
Il corso ha l’obiettivo di fornire ai partecipanti le conoscenze teoriche e operative necessarie per comprendere e applicare il workflow di SWAT+, dalla preparazione dei dati di input alla costruzione e simulazione del modello, fino all’interpretazione dei risultati. Al termine del corso i partecipanti saranno in grado di:

  • Preparare i dati necessari alla modellazione: raccogliere, elaborare e adattare dati topografici, di uso del suolo, pedologici e climatici ai formati richiesti da SWAT+, acquisendo l’autonomia necessaria per costruire nuove applicazioni del modello in differenti contesti territoriali, oltre la semplice esecuzione di simulazioni già predisposte.
  • Costruire il modello idrologico di bacino: eseguire la delimitazione di bacini, sottobacini e reti di drenaggio e definire le unità spaziali utilizzate da SWAT+, incluse LSU e HRU.
  • Configurare ed eseguire una simulazione SWAT+: integrare i principali dati territoriali e meteorologici, configurare il modello ed eseguire simulazioni finalizzate all’analisi della risposta del bacino.
  • Analizzare e interpretare gli output del modello: esaminare risultati relativi al bilancio idrologico, alla quantità e qualità delle acque, all’erosione e al trasporto di sedimenti, anche attraverso rappresentazioni grafiche e cartografiche.
  • Comprendere le possibilità di analisi di differenti scenari: valutare come variazioni delle condizioni climatiche, dell’uso del suolo e delle pratiche di gestione possano essere rappresentate nel modello e influenzare la risposta simulata del bacino.
  • Comprendere i principi di calibrazione e validazione: conoscere il ruolo dei dati osservati, dei principali indicatori di performance e delle procedure di calibrazione e validazione nella valutazione dell’affidabilità dei risultati.
  • Utilizzare i risultati a supporto della gestione delle risorse idriche: interpretare gli output della modellazione in funzione della valutazione di problematiche e possibili strategie di gestione territoriale e ambientale.

Software utilizzati
QGIS: È un software GIS Open Source completamente gratuito e disponibile in lingua italiana che può essere installato su piattaforme Microsoft Windows, Linux, Mac OS senza limitazioni di licenza. Possiede un'interfaccia utente intuitiva e gestisce numerosi formati di dati sia raster che vettoriali.

SWAT+: È un modello ecoidrologico open source progettato per simulare la quantità e qualità dell’acqua, il trasporto dei sedimenti e i cicli dei nutrienti in bacini idrografici di diversa scala. Sviluppato congiuntamente dall’USDA Agricultural Research Service e dalla Texas A&M AgriLife Research, insieme ad altre istituzioni, SWAT+ rappresenta la versione migliorata del precedente modello SWAT. Il plugin dedicato QSWAT+ consente di utilizzare il modello su QGIS, per una gestione di mappe e dati geospaziali più intuitiva.

A chi è rivolto questo corso
Il corso è rivolto a professionisti (agronomi, geologi, ingegneri, ecc.), tecnici di Pubbliche Amministrazioni, tecnici delle Autorità di Bacino, tecnici ARPA, operatori SAPR, studenti universitari, ricercatori, insegnanti e in generale a tutti coloro interessati a studiare l'impatto antropico diffuso (es. agricoltura e zootecnia) e puntuale (es. scarichi civili e industriali) sullo stato quali-quantitativo delle acque.

Livello e requisiti di accesso
Per la partecipazione al corso è richiesta la conoscenza di base nell’utilizzo e gestione di dati geografici mediante software GIS acquisita tramite il corso QGIS base di TerreLogiche o la partecipazione ad altri percorsi formativi.

Tipologia e modalità del corso
Corso interattivo con lezione frontale in aula o online in live streaming.
Al momento questo corso viene erogato esclusivamente in modalità online (live streaming). Ricreiamo nelle aule virtuali l'esperienza formativa proposta nei corsi in presenza: quindi approccio pratico alle tematiche affrontate, esercitazioni e laboratorio assistito con una forte interazione tra docente e discente e ampio spazio ai quesiti dei partecipanti.

Personale docente
Il corso è tenuto da docente senior altamente qualificato, ricercatori e/o titolari di incarichi di insegnamento in ambito universitario e con larga esperienza nell'analisi di dati territoriali e di modellazione in ambiente GIS di fenomeni ambientali.

Dotazione informatica
È necessario l'utilizzo di notebook personale e di connessione Internet stabile e di adeguata velocità. QGIS può essere installato su PC con sistema operativo Windows 8 o superiore, Linux, Mac OS. Non sono richiesti particolari requisiti hardware (RAM: minimo 4 GB).

Sedi del corso
Questo corso è attualmente erogato in modalità online (live streaming). Consulta il calendario delle prossime date.

Durata
3 giorni (21 ore)
Orario: 9-13, 14-17

Prossime date
Calendario

Agevolazioni fiscali
I costi della formazione sono interamente deducibili (100%) per aziende e professionisti (art. 54 c. 5 TUIR DPR 917/1986). Solamente per questi ultimi è fissato un tetto annuo di euro 10.000 (comprensivo di spese di soggiorno e trasferta), per le aziende non esistono limiti annui. L’IVA è 100% detraibile. Inoltre, le Pubbliche Amministrazioni hanno diritto all'esenzione IVA riferita ad attività formative (DPR 633/72).

Modalità di iscrizione
La procedura di iscrizione è molto semplice. Le istruzioni sono indicate nella pagina Come Iscriversi nella sezione Formazione.

Attestati di partecipazione e profitto
Al termine della sessione formativa verrà rilasciato a tutti i partecipanti che hanno frequentato almeno il 70% del monte ore totale un attestato di partecipazione numerato e personale con specificate il numero di ore del corso e le principali tematiche affrontate.
È inoltre previsto lo svolgimento (opzionale) di un test finale di valutazione dell’apprendimento con domande a risposta multipla, che si intende superato fornendo almeno 10 risposte corrette su 15. Il superamento del test sarà certificato su un attestato di partecipazione e profitto, documento utile per arricchire il proprio curriculum in quanto documenta che sono state acquisite le competenze e le conoscenze previste dal corso frequentato.
Il test finale di valutazione non è obbligatorio e non comporta un aumento del costo di iscrizione.

Vantaggi del corso e materiale fornito

  • Formazione erogata secondo gli standard di qualità ISO 9001:2015;
  • Aule con numero limitato di posti per una migliore efficacia didattica;
  • Ampio materiale didattico in formato digitale scaricabile dal cloud TerreLogiche (slides, dataset, documentazione e manualistica riguardante i software e le tematiche affrontate);
  • Attestato di partecipazione numerato e personale con specificate il numero di ore del corso e le principali competenze acquisite, rilasciato ai partecipanti che hanno frequentato almeno il 70% del monte ore totale. Attestato di partecipazione e profitto, rilasciato a seguito del superamento del test finale di valutazione dell’apprendimento. Su richiesta l'attestato viene erogato anche in lingua inglese;
  • Supporto tecnico per eventuali problematiche di installazione e configurazione dei software utilizzati;
  • Buoni sconto di TerreLogiche.

Programma del corso

Modulo 1 - Introduzione al modello SWAT+ e preparazione dei dati di input

Il modulo introduce i principi della modellazione idrologica a scala di bacino e il funzionamento concettuale di SWAT+, illustrandone struttura, componenti e principali ambiti applicativi. Particolare attenzione sarà dedicata all’acquisizione e alla preparazione dei dati territoriali necessari alla costruzione del modello.

Introduzione alla modellazione idrologica

  • Principi e finalità della modellazione idrologica:
    • Definizione e tipologie di modelli
    • Principali processi idrologici rappresentati
    • Modellazione a scala di bacino
  • Principali ambiti applicativi:
    • Gestione delle risorse idriche
    • Erosione e trasporto dei sedimenti
    • Qualità delle acque
    • Valutazione degli effetti di cambiamenti climatici e territoriali

SWAT+: caratteristiche e logica del modello

  • Origine, finalità e principali applicazioni di SWAT+
  • Processi rappresentati e bilancio idrologico
  • Struttura concettuale e discretizzazione spaziale:
    • Bacini e sottobacini
    • Landscape Units (LSU)
    • Hydrologic Response Units (HRU)

Ambiente software e dati di input

  • Principali componenti dell’ambiente SWAT+:
    • QSWAT+
    • SWAT+ Editor
    • SWAT+ Toolbox
    • File e database di progetto
  • Principali dati richiesti dal modello:
    • Modello Digitale del Terreno (DEM)
    • Uso del suolo
    • Dati pedologici
    • Dati climatici
    • Eventuali dati integrativi

Acquisizione e preparazione dei dati territoriali

  • DEM: acquisizione, sistemi di riferimento, risoluzione e principali operazioni di pre-elaborazione
  • Uso del suolo: fonti disponibili, classificazione delle categorie e lookup table per SWAT+
  • Dati pedologici: fonti e struttura dei database, parametri richiesti da SWAT+ ed esempio di adattamento di un database pedologico

Modulo 2 - Costruzione del modello SWAT+ e configurazione della simulazione

Il modulo è dedicato alla costruzione del modello idrologico del bacino in ambiente QSWAT+, dalla delimitazione e discretizzazione spaziale alla generazione delle HRU. Verranno inoltre affrontate l’integrazione dei dati territoriali e climatici e la configurazione degli elementi necessari alla simulazione.

Strutturazione del bacino in SWAT+

  • Delimitazione del bacino idrografico e definizione del reticolo di drenaggio
  • Suddivisione in sottobacini e Landscape Units (LSU)
  • Principi di generazione delle Hydrologic Response Units (HRU):
    • Interazione tra uso del suolo, suolo e pendenza
    • Criteri e soglie di semplificazione
    • Rapporto tra dettaglio spaziale e complessità del modello

Implementazione del modello SWAT+

  • Creazione e configurazione del progetto
  • Delimitazione del bacino e importazione dei dati territoriali
  • Utilizzo delle lookup table e configurazione dei database SWAT+
  • Generazione delle HRU:
    • Definizione delle classi di pendenza e delle soglie
    • Analisi delle HRU generate
    • Interpretazione della discretizzazione spaziale del bacino

Introduzione dei dati climatici

  • Dati meteorologici osservati e dati generati dal Weather Generator
  • Preparazione e importazione dei dati meteorologici
  • Introduzione delle stazioni meteorologiche e delle variabili climatiche nel modello

Modulo 3 - Simulazione, analisi degli output e valutazione dei risultati

Il modulo è dedicato alla configurazione e all’esecuzione di una simulazione SWAT+, all’analisi e alla rappresentazione dei principali risultati prodotti dal modello. Verranno inoltre approfonditi i principi e gli strumenti per la calibrazione e la validazione, evidenziandone il ruolo nella valutazione dell’affidabilità delle simulazioni.

Configurazione della simulazione

  • Configurazione finale del progetto e definizione del periodo di simulazione
  • Periodo di warm-up e selezione degli output
  • Esecuzione della simulazione SWAT+
  • Principali categorie di risultati prodotti dal modello

Analisi e visualizzazione degli output

  • Interpretazione del bilancio idrologico e delle principali variabili simulate
  • Analisi dei risultati relativi a quantità delle acque, deflussi, erosione e trasporto dei sedimenti
  • Introduzione alle possibilità di analisi della qualità delle acque, dei nutrienti e degli inquinanti
  • Lettura ed esportazione degli output
  • Rappresentazione dei risultati attraverso grafici, dati tabellari e mappe tematiche

Principi di calibrazione e validazione

  • Verifica tecnica, calibrazione e validazione del modello
  • Dati osservati e confronto con i risultati simulati
  • Principali indicatori statistici per la valutazione delle prestazioni del modello
  • Principi e procedure di calibrazione:
    • Significato e finalità della calibrazione
    • Dati e parametri necessari
    • Introduzione agli strumenti disponibili in SWAT+ Toolbox
    • Esempio applicativo di una procedura di calibrazione

Discussione e considerazioni finali

  • Principali criticità nella costruzione e nell’applicazione di un modello SWAT+
  • Influenza della qualità e della scelta dei dati di input sui risultati
  • Interpretazione dei risultati a supporto della gestione delle risorse idriche e valutazione di possibili scenari applicativi

Feedback
La soddisfazione dei partecipanti ai corsi è un elemento fondamentale per le nostre attività aziendali. Per raggiungerla, operiamo su due fronti: da un lato, poniamo particolare attenzione alle esigenze del cliente proponendoci come consulenti e non solo come fornitori, analizzandone obiettivi e fabbisogni formativi per suggerire il percorso didattico ottimale da intraprendere; dall'altro, monitoriamo costantemente la soddisfazione dei partecipanti con appositi sondaggi al termine di ogni sessione formativa. In funzione dei risultati ottenuti, miglioriamo, aggiorniamo e rinnoviamo i nostri servizi formativi.
I sondaggi condotti al termine dei corsi e, a campione, a distanza di alcuni mesi hanno confermato un'elevata percentuale di gradimento e soddisfazione e i feedback sui corsi di TerreLogiche sono al 99,8% positivi dal 2014.
I corsi sono inoltre da molti considerati tra i migliori in Italia per qualità erogata, costi accessibili e per il loro approccio metodologico applicativo altamente adeguato alla realtà del mondo del lavoro.