Post on 08-Feb-2017
Giorgio Rosatti, Daniel Zugliani, Nadia Zorzi
Università degli Studi di Trento
CUDAM – Centro Universitarioper la Difesa Idrogeologicadell’Ambiente Montano
DICAM – Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientalee Meccanica
CLIMAWARE – TASK 3GRANULAR FLOW EXTREMES: FLOODS, SEDIMENT TRANSPORT,
DEBRIS FLOWS AND SNOW AVALANCHES
Trento, 11 novembre 2015
FENOMENI TORRENTIZI E MODELLAZIONE:IL MODELLO TRENT2D WG
2
SOMMARIO
I fenomeni torrentizi
La modellazione dei fenomeni torrentizi
La mappatura della pericolosità
Il modello TRENT2D
Le potenzialità del WebGIS
TRENT2D WG: una soluzione integrata
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
3
I FENOMENI TORRENTIZITRASPORTO SOLIDO INTENSO E COLATE DI DETRITO
Caratteristiche
Materiale solido in concentrazioni elevate
Erosione
Deposito
01.10.2009 – Giampilieri (ME)
15.08.2010 – Campolongo di Piné (TN)
25.10.2011 – Cinque Terre (SP)
04.08.2012 – Val di Vizze (BZ)
21.07.2014 – Saint Vincent (AO)
05.08.2015 – San Vito di Cadore (BL)
Nel 2014 in Trentino: 12 eventialluvionali torrentizi
(Fonte: Servizio Bacini Montani – Provincia Autonoma di Trento)
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
4
LA MODELLAZIONE
Video: WSL – Swiss Federal Research Institute for Forest, Snow and Landscape www.youtube.com/watch?v=43R3mjiNBKc
FENOMENO FISICO
MODELLO MATEMATICO
MODELLO NUMERICO
RICERCA
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
5
LA MODELLAZIONE
Video: WSL – Swiss Federal Research Institute for Forest, Snow and Landscape www.youtube.com/watch?v=43R3mjiNBKc
FENOMENO FISICO
MODELLO MATEMATICO
MODELLO NUMERICO
RICERCA
VALIDAZIONE
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
6
LA MODELLAZIONE
FENOMENO FISICO
MODELLO
MODELLO MATEMATICO
MODELLO NUMERICO
UTILIZZO
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
7
A. Ricostruzione di eventi e valutazione scenari
B. Progettazione idraulica di opere di difesa
C. Mappatura della pericolosità
A.
B.C.
LA MODELLAZIONEUTILIZZO
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
8
UN APPROFONDIMENTO…LA MAPPATURA DELLA PERICOLOSITÀ
𝐻 = pericolosità
𝑓 = frequenza
𝑖 = intensità
𝑯 = 𝑯 𝒇, 𝒊Probabilità(tempo di ritorno)
Grandezze indicatrici(tirante, velocità, depositi)
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
9
IL MODELLO TRENT2DTransport in Rapidly Evolutive, Natural Torrent
Fondo mobile
Fase solida(fluido granulare)
Fase liquida(fluido interstiziale)
Descrizione bifase,approccio continuo
Schema ai volumi finiti
Flussi alla Godunov
MODELLO MATEMATICO
MODELLO NUMERICO
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
10
IL MODELLO TRENT2Ddati territoriali dati idrologici
dominio di calcolo condizioni al contorno
TRENT2D
dati territoriali
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
11
IL MODELLO TRENT2DA. Ricostruzione di eventi e valutazione scenariB. Progettazione idraulica di opere di difesaC. Mappatura della pericolosità
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
12
Complessità + elevati costi computazionali
Richieste risorsenotevoli
(hardware e tempo)
Origine di ricerca Non user-friendly
Gestione datiinput/output con GIS esterno
Applicazionedesktop
No trasferimentotecnologico continuo
Difficoltà di manutenzione
Frammentarietà
Scarsa interoperabilità
IL MODELLO TRENT2DC
LIM
AW
AR
E -
Fen
om
eni t
orr
enti
zi e
mo
del
lazi
on
e:
il m
od
ello
TR
ENT2
D W
G
13
LE POTENZIALITÀ DEL WEBGIS
WEBGIS =applicativo web per la gestione di dati territoriali,
geografici e economici
Strumento utile:
nelle strategie di pianificazione e salvaguardia territoriale
come database degli eventi alluvionali
in ambito modellistico
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
14
LE POTENZIALITÀ DEL WEBGIS
Non user-friendly
No trasferimentotecnologico continuo
Difficoltà di manutenzione
Frammentarietà
Scarsa interoperabilità
Richieste risorsenotevoli
(hardware e tempo)Risorse su server
Uso intuitivo
Funzionalità GIS
Gestione centralizzata
Nessun programma da installare
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
15
TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATA
TRENT2D WEBGIS
TRENT2D WG
trent2d.trilogis.it
in collaborazione con
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
16
FUNZIONALITÀ DI PRE-PROCESSING
TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATAC
LIM
AW
AR
E -
Fen
om
eni t
orr
enti
zi e
mo
del
lazi
on
e:
il m
od
ello
TR
ENT2
D W
G
17
Visualizzazione 2D in coordinate locali
Analisi tecnica di dettaglio
FUNZIONALITÀ DI POST-PROCESSING
TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATAC
LIM
AW
AR
E -
Fen
om
eni t
orr
enti
zi e
mo
del
lazi
on
e:
il m
od
ello
TR
ENT2
D W
G
18
Visualizzazione 2D georeferenziata
Contestualizzazione
FUNZIONALITÀ DI POST-PROCESSING
TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATAC
LIM
AW
AR
E -
Fen
om
eni t
orr
enti
zi e
mo
del
lazi
on
e:
il m
od
ello
TR
ENT2
D W
G
19
Visualizzazione 3D
Comunicazione
FUNZIONALITÀ DI POST-PROCESSING
TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATAC
LIM
AW
AR
E -
Fen
om
eni t
orr
enti
zi e
mo
del
lazi
on
e:
il m
od
ello
TR
ENT2
D W
G
20
RIASSUMENDO…
Erosione
Deposito
ConcentrazioneColate di detrito Trasporto
solidointenso
Validazione
Back-analysis
Affidabilità
Verificheidrauliche
Tempo di ritorno
Briglia a fessura
Grandezzaindicatrice
Piazza di deposito
Fondomobile Intensità
Modellomatematico
Matrice di BUWAL
Tirante
Fondo fisso
Descrizionebifase
WebGIS
Hazard
Datiterritoriali
Mappaturadella
pericolosità
Fluidogranulare
Fluidointerstiziale
Pre-processingPost-
processing
Progettazione
Trent2D WGModellonumerico
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
21
SVILUPPI FUTURI
In CLIMAWARE
Task 3.1 - improvement of the Trent2D model Integrazione tra Trent2D e WebGIS Introduzione nuova relazione di chiusura Introduzione griglia non strutturata Estensione alle valanghe di neve
Oltre CLIMAWARE Nuove funzionalità in Trent2D WG Transizione fondo fisso-fondo mobile Integrazione con modelli idrologici Estensione del sistema ad altri modelli
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG
22
BIBLIOGRAFIAArmanini A., Fraccarollo L., Rosatti G. (2009), "Two-dimensional simulation of debris flows in erodible channels",Computers & Geosciences, 35(5): 993-1006
Begnudelli L., Rosatti G. (2011), "Hyperconcentrated 1D Shallow Flows on Fixed Bedwith Geometrical Source Term Dueto a Bottom Step“, Journal of scientific computing, 48(1-3): 319-332
Heinimann H., Hollenstein K., Kienholz H., Krummenacher B., Mani P. (1998), “Methoden zur Analyse und Bewerung vonNaturgefahren”, Umwelt-Materialien, 85
Plewe B. (1997), GIS Online: information retrieval, mapping and the Internet, OnWord Press
Rosatti G., Zorzi N., Begnudelli L., Armanini A. (2015), "Evaluation of the Trent2D Model Capabilities to Reproduce andForecast Debris-Flow Deposition Patterns Through a Back Analysis of a Real Event ", Engineering geology for society andterritory, Volume 2: landslide processes, Cham: Springer, 1629-1633
Rosatti G., Zugliani D., "Modelling the transition between fixed and mobile bed conditions in two-phase free-surfaceflows: The Composite Riemann Problem and its numerical solution" Journal of Computational Physics, 285: 226-250
Rosatti G.; Begnudelli L. (2013), "A closure-independent Generalized Roe solver for free-surface, two-phase flows overmobile bed“, Journal of Computational Physics, 255, 362-383
Rosatti G., Begnudelli L. (2013), "Two-dimensional simulation of debris over mobile bed: Enhanching the TRENT2Dmodel by using a well-balanced Generalized Roe-type solver", Computers & Fluids, 71: 179-195
Rosatti G., Begnudelli L. (2010), "The Riemann Problem for the one-dimensional, free-surface Shallow Water Equationswith a bed step: Theoretical analysis and numerical simulations”, Journal of Computational Physics, 229(3): 760-787
Rosatti G., Murillo J., Fraccarollo L. (2008), "Generalized Roe schemes for 1D, two-phase, free-surface flows over amobile bed“, Journal of Computational Physics, 227(24): 10058-10077
Stancanelli L.M., Rosatti G., Begnudelli L., Armanini A., Foti E. (2013), "Single or two-phase modelling of debris-flow? Asystematic comparison of the two approaches applied to a real debris flow in Giampilieri Village (Italy) ", LandslideScience and Practice - Volume 3: Spatial Analysis and Modelling, Springer, 277-283
Zorzi N., Rizzi A., Zugliani D., Piffer S., Rosatti G. (2015), "Strumenti per la modellazione di colate detritiche e lamappatura del pericolo: sviluppo di una SDI con servizi di elaborazione, basata sul modello numerico TRENT2D ", Attidella XIX Conferenza Nazionale ASITA 2015, Federazione ASITA, 787-794
CLI
MA
WA
RE
-Fe
no
men
i to
rren
tizi
e m
od
ella
zio
ne:
il
mo
del
lo T
REN
T2D
WG