Programma Operativo Nazionale “Ricerca e Competitività 2007-2010” Sistemi Integrati per il Monitoraggio, l’Early Warning e la Mitigazione del Rischio Idrogeologico lungo le grandi vie di comunicazione OR 4 - MODELLI 25 Luglio 2013 OR 4 – MODELLI Modelli di previsione degli spostamenti Previsione (Forecasting): capacità di valutare probabilisticamente tempo, ubicazione e dimensione di un prossimo evento disastroso. OR 4 – MODELLI - Composizione OR.4 WP 4.1 Modello areale - GEOTOP WP 4.2 Modello completo di versante - SUSHI WP 4.3 Modello di propagazione – SCIDDICA d1 Modello Idrologico FLaIR (Forecasting of Landslides Induced by Rainfall) OR 4 – MODELLI - Composizione Il modello FLaIR operativo Il modello SCIDDICA operativo Il modello GETOP [I] Il modello SUSHI [I] STRUTTURA SOFTWARE Pre-Processing Processing Modulo Idraulico [C] Post-Processing Modulo Geotecnico [C] Pre-Processing Processing 1. Carica Dxf Strati [C] Lettura file Dxf, Individuazione e gestione Polilinee 2. Carica Dati Stratigrafia Post-Processing GEOMETRIA E STRATIGRAFIA [C] Lettura file testo, Associazione dati fisico-meccanici alle polilinee 3. Carica Dati Pioggia [C] - Lettura e memorizzazione in Struttura dati 4. polilinea, combinazioni di Macroelementi [C] 5. Def. combinazione ottimale Macroelementi [C] Criterio di Valutazione Regolarità 6. Da strutt. Polilinea a Strutt. Macroelementi INPUT DATI • Rainfall data • Physical and mechanical param. • Boundary and initial conditions CREAZIONE MESH PRIMARIA [C] 7. Visualizzazione a schermo della mesh generata [N] 8. Numerazione nodi nel Riferimento Globale [I] 9. Infittimento mesh [N] 10. Algoritmo di rinumerazione dei nodi [N] 11.Gestione Interfaccia Grafica [I] INFITTIMENTO MESH Pre-Processing Processing Post-Processing Modulo Idraulico Mag. Lug 2013 2013 1. Implementazione e gestione elemento finito [C] [C] [C] [C] 3. Formulazione isoparametrica [C] [C] 4. Traduzione e passaggio al Linguaggio C++ [N] [C] 5. Implementazione matrici dell’elemento [C] [C] 6. Assemblaggio matrici globali [C] [C] 7. Definizione forzante [C] [C] 8. Definizione condizioni al contorno [C] [C] 9. Discretizzazione temporale [C] [C] 10.Procedura iterativa non lineare [C] [C] 2. Scrittura Equazione di Richards in forma matriciale EXIT Modulo Geotecnico Procedura iterativa implementata in MAPLE CONFRONTO Procedura iterativa implementata in C++ Pre-Processing Processing Post-Processing Modulo Idraulico Mag. Lug 2013 2013 … Calcolo Fattore di sicurezza Modulo Geotecnico [C] [C] 1. Inizializzazione e allocazione memoria [C] [C] 2. Acquisizione modello di simulazione [C] [C] 3. Def. Sistema algebrico risolutivo [C] [C] [C] [C] 5. Calcolo spostamenti e stato tenso-deformativo [C] [C] 6. Verifica violazione criterio snervamento [C] [C] [I] [C] Risposta tenso-deformativa 4. Generazione stato tensionale iniziale con procedura gravity loading 7. Analisi step-by-step in funzione dell’output del modulo idraulico Pre-Processing Processing Post-Processing MODEL VALIDATION Software Output COMPARISON Instruments in Place DISPLAYING RESULTS Modello areale - GEOTOP Fino ad Aprile 2013 GEOtop-OMS3 Integration Sarno Application Modello areale - GEOTOP Work in progress: Applicazione a nuovi casi Sviluppo del modulo per il calcolo probabilistico del fattore di sicurezza Sviluppo della procedura per la visualizzazione delle mappe FS Work in progress (1/3): Drake river basin calibration Input data: Radiation Rainfall Air Temperature Relative Humidity Simulation time step: daily Work in progress (2/3): Drake river basin raster sim. Input data: Radiation Rainfall Air Temperature Relative Humidity Simulation time step: daily Soil moisture raster maps at 30 cm depth Work in progress (3/3): frana A3 Sa-Rc Rogliano Soil Water Content Simulation Km 260 25-01-2009 ore 22.00 circa Simulation period: 01-02-2008 – 01-02-2009 Time step: hourly Where the landslides are? 3D-(Multi)Point simulations Measurement data MODEL OUTPUT: Model Setup I/O GIS integration Parameter estimation • Soil moisture maps for each layer (SM) • Suction maps for each layer (WP) Raster simulations SAFETY FACTOR MAP COMPUTATION: Model Setup I/O GIS integration 17 Formetta G. Formetta, G., ARS-USDA-Fort Leipzig University Trento 24 05June of July Trento 2011 2012 Collins (Italy) (CO) GEOtop Model FS(WP, SM, C, φ, SLOPE, etc.) 15 Prove e parametri necessari Definizione della geometria – dominio di indagine Definizione delle coperture Caratterizzazione dei parametri idraulici e geotecnici Definizione delle Curve Caratteristiche (SWRC) Validazione degli spostamenti calcolati: • Spostamenti superficiali • Spostamenti profondi Sensori superficiali Misure inclinometriche Programma Operativo Nazionale “Ricerca e Competitività 2007-2010” Sistemi Integrati per il Monitoraggio, l’Early Warning e la Mitigazione del Rischio Idrogeologico lungo le grandi vie di comunicazione OR 4 - MODELLI 25 Luglio 2013 Modello elasto-plastico perfetto alla Mohr-Coulomb I parametri che descrivono il modello sono 6: • Peso dell’unità di volume γ • Modulo elastico di Young E • Coefficiente di Poisson ν • Coesione c’ • Angolo di attrito interno φ’ • Angolo di dilatanza ψ Identificazione del terreno Prove triassiali, edometriche Prove triassiali, taglio diretto Validazione • Valori della pressione neutra e suzione (piezometro e tensiometro) • Valori del contenuto d’acqua (TDR) • Spostamenti superficiali • Spostamenti profondi • Stato tensionale (celle di pressione) Sensori superficiali Misure inclinometriche Modello elasto-plastico perfetto alla Mohr-Coulomb I parametri che descrivono il modello sono 6: • Peso dell’unità di volume γ Identificazione del terreno • Modulo elastico di Young E • Coefficiente di Poisson ν Prove triassiali, edometriche • Coesione c’ • Angolo di attrito interno φ’ • Angolo di dilatanza ψ Prove triassiali, taglio diretto OR 4 – MODELLI 1. Collegamenti con le altre OR 2. Dati e misure in ingresso ai modelli 3. Uscite dei modelli Collegamenti con le altre OR Dati e misure in ingresso ai modelli Uscite dei modelli OR 1 OR 2 OR 6 OR4 Collegamenti con le altre OR Dati e misure in ingresso ai modelli Uscite dei modelli OR 1 Scelta appropriata del sito di indagine/applicazione dei modelli OR 2 Scelta dei sensori/strumentazioni a supporto dei modelli OR 6 Definizione dei flussi di scambio tra il CAED ed i modelli Collegamenti con le altre OR Dati e misure in ingresso ai modelli Uscite dei modelli Modello puntuale – SUSHI • Contenuti Idrici • Valori delle suzioni e pressioni neutre Modulo Idraulico Modulo Geotecnico • Stati tensionali • Stati deformativi • Spostamenti • LIVELLO 1 • FS Equilibrio Limite (rigido plastico) • LIVELLO II • FS pendio (elasto-plastico) • Tensioni e Deformazioni USCITA Collegamenti con le altre OR Dati e misure in ingresso ai modelli Uscite dei modelli Modello puntuale – SUSHI • Contenuti Idrici • Valori delle suzioni e pressioni neutre Modulo Idraulico Modulo Geotecnico • Stati tensionali • Stati deformativi • Spostamenti • LIVELLO 1 • FS Equilibrio Limite (rigido plastico) • LIVELLO II • FS pendio (elasto-plastico) • Tensioni e Deformazioni USCITA File txt con contenuti alfa-numerici Immagini a bande di colori (s, e, s, u…) Immagini con vettori direzione spostamento…… E.W.S (???) Collegamenti con le altre OR Dati e misure in ingresso ai modelli E.W.S (???) Uscite dei modelli FS pendio FSpendio >FSsoglia <FSsoglia FSpendio≥FS1 FS1<FSpendio≤FS2 FSpendio>FS2 Procedura 1 Procedura 2 Procedura 3 Nessuna procedura E.W.S (???) Cumulative Rainfal Collegamenti con le altre OR 150 H15 - Stanley Uscite dei modelli N49 - Tuen Mun Dati e misure in ingresso ai modelli Risposta tenso-deformativa 100s 50 0 u 19/5/2007 19/5/2007 19/5/2007 19/5/ 12:00 15:00 18:00 21: PEt PEt | Y p Y dY Collegamenti con le altre OR Dati e misure in ingresso ai modelli Uscite dei modelli Y(t) Valutare la Criticità Y (t ) Trasmissione dei dati di pioggia IN TEMPO REALE Y3 Y2 Y1 t t t t Attivazionedella dellafase fase132 attivazione t Collegamenti con le altre OR Dati e misure in ingresso ai modelli Uscite dei modelli Modello propagazione – Sciddica Ad ogni Step e per ogni Cella è possibile avere le seguenti informazioni: • Quota • Spessore di Detrito in Transito o Accumulato • Velocità ed Energia del Detrito • Profondità della Copertura Detritica Alla fine della Simulazione è possibile avere GRID-ASCII contenete: • Area invasa dalla Frana • Morfologia Modificata • Depositi di Detrito Finali • Profondità della Copertura Detritica Finale Collegamenti con le altre OR Dati e misure in ingresso ai modelli Uscite dei modelli Modello propagazione – Sciddica Step 0 Collegamenti con le altre OR Dati e misure in ingresso ai modelli Modello propagazione – Sciddica Step finale Uscite dei modelli
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