Ciao Ruggero,
allora secondo me in questo caso dovresti interfacciarti con gli
strumenti di GRASS (r.drain per esempio) che estraggono appunto i flussi
superficiali da un dem.
qui il wiki con i vari moduli:

https://grasswiki.osgeo.org/wiki/Hydrological_Sciences#Flow_calculation

altrimenti anche SAGA è forte con l'analisi idrologica, ma purtroppo la
documentazione è piuttosto scarsa.

anche TauDem è molto potente..

so che sono solo spunti, ma magari riesci a farti un'idea e a trovare
uno strumento che faccia al caso tuo!
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