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

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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)

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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

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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

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LA MODELLAZIONE

FENOMENO FISICO

MODELLO

MODELLO MATEMATICO

MODELLO NUMERICO

UTILIZZO

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A. Ricostruzione di eventi e valutazione scenari

B. Progettazione idraulica di opere di difesa

C. Mappatura della pericolosità

A.

B.C.

LA MODELLAZIONEUTILIZZO

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UN APPROFONDIMENTO…LA MAPPATURA DELLA PERICOLOSITÀ

𝐻 = pericolosità

𝑓 = frequenza

𝑖 = intensità

𝑯 = 𝑯 𝒇, 𝒊Probabilità(tempo di ritorno)

Grandezze indicatrici(tirante, velocità, depositi)

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WG

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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

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IL MODELLO TRENT2Ddati territoriali dati idrologici

dominio di calcolo condizioni al contorno

TRENT2D

dati territoriali

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11

IL MODELLO TRENT2DA. Ricostruzione di eventi e valutazione scenariB. Progettazione idraulica di opere di difesaC. Mappatura della pericolosità

CLI

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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

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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

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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

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WG

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TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATA

TRENT2D WEBGIS

TRENT2D WG

trent2d.trilogis.it

in collaborazione con

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FUNZIONALITÀ DI PRE-PROCESSING

TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATAC

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Visualizzazione 2D in coordinate locali

Analisi tecnica di dettaglio

FUNZIONALITÀ DI POST-PROCESSING

TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATAC

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Visualizzazione 2D georeferenziata

Contestualizzazione

FUNZIONALITÀ DI POST-PROCESSING

TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATAC

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Visualizzazione 3D

Comunicazione

FUNZIONALITÀ DI POST-PROCESSING

TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATAC

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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

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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

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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

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GRAZIE PER LA VOSTRA

ATTENZIONE

CLIMAWARE – TASK 3GRANULAR FLOW EXTREMES: FLOODS, SEDIMENT TRANSPORT, DEBRIS FLOWS AND SNOW AVALANCHES

Giorgio Rosatti, Daniel Zugliani, Nadia Zorzi

FENOMENI TORRENTIZI E MODELLAZIONE:IL MODELLO TRENT2D WG