Date post: | 02-May-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | ruggiero-borrelli |
View: | 217 times |
Download: | 3 times |
Sistemi Integrati per il Monitoraggio, l’Early Warning e la Mitigazione del Rischio Idrogeologico
lungo le grandi vie di comunicazione
OR 4 - MODELLI
Programma Operativo Nazionale “Ricerca e Competitività 2007-2010”
25 Luglio 2013
OR 4 – MODELLI
Modelli di previsione degli spostamentiPrevisione (Forecasting): capacità di
valutare probabilisticamente tempo, ubicazione e dimensione di un prossimo
evento disastroso.
OR 4 – MODELLI - Composizione
OR.4
WP 4.1
WP 4.2
WP 4.3
Modello areale - GEOTOP
Modello completo di versante - SUSHI
Modello di propagazione – SCIDDICA d1
Modello Idrologico FLaIR (Forecasting of Landslides Induced by
Rainfall)
Il modello FLaIR operativo
Il modello SCIDDICA operativo
Il modello GETOP [I]
Il modello SUSHI [I]
OR 4 – MODELLI - Composizione
STRUTTURA SOFTWARE
ProcessingPost-
ProcessingPre-
Processing
Modulo Idraulico
Modulo Geotecni
co
[C] [C]
1. Carica Dxf Strati
[C]
Lettura file Dxf, Individuazione e gestione Polilinee
2. Carica Dati 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 [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]
GEOMETRIA E STRATIGRAFIA
INPUT DATI
CREAZIONE MESH PRIMARIA
• Rainfall data• Physical and mechanical param.• Boundary and initial conditions
INFITTIMENTO MESH
Pre-Processing
Post-Processing
Processing
Modulo Idraulico
EXITModulo
Geotecnico
1. Implementazione e gestione elemento finito [C] [C]
2. Scrittura Equazione di Richards
in forma matriciale [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]
Mag.2013
Lug2013
Pre-Processing
Post-Processing
Processing
Procedura iterativa
implementata in
MAPLECONFRONTO
Procedura iterativa
implementata in
C++
Modulo Geotecnic
o1. Inizializzazione e allocazione memoria [C]
[C]
2. Acquisizione modello di simulazione [C]
[C]
3. Def. Sistema algebrico risolutivo [C] [C]
4. Generazione stato tensionale iniziale
con procedura gravity loading [C]
[C]
5. Calcolo spostamenti e stato tenso-deformativo [C]
[C]
6. Verifica violazione criterio snervamento [C]
[C]
7. Analisi step-by-step
in funzione dell’output del modulo idraulico [I] [C]
Risposta tenso-deformativa
Calcolo Fattore di sicurezza [C] [C]
Mag.2013
Lug2013
Pre-Processing
Post-Processing
Processing
Modulo Idraulico
…
DISPLAYING RESULTS
MODEL VALIDATION
Instruments
in Place
Software Output
COMPARISON
Pre-Processing
Post-Processing
Processing
GEOtop-OMS3 Integration Sarno Application
Fino ad Aprile 2013
Modello areale - GEOTOP
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
Input data: Radiation Rainfall
Air Temperature Relative Humidity
Simulation time step: daily
Soil moisture raster maps at 30 cm depth
Work in progress (2/3): Drake river basin raster sim.
Soil Water Content Simulation Simulation period: 01-02-2008 – 01-02-2009
Time step: hourly
Work in progress (3/3): frana A3 Sa-Rc Rogliano
Km 26025-01-2009 ore 22.00 circa
15 Trento 17 June 2011G. Formetta, Trento 24 June 2011Leipzig 05 July 2012G. Formetta, Formetta G., ARS-USDA-Fort Collins (CO)Formetta G., University of Trento (Italy)
Where the landslides are?
I/O GIS integration
Parameter estimation
Model Setup
Measurementdata
3D-(Multi)Point simulations
I/O GIS integration
GEOtop Model
Model Setup
Raster simulations
MODEL OUTPUT:
• Soil moisture maps for each layer (SM)
• Suction maps for each layer (WP)
SAFETY FACTOR MAP COMPUTATION:
FS(WP, SM, C, φ, SLOPE, etc.)
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 Misure inclinometriche
Sensori superficiali
Sistemi Integrati per il Monitoraggio, l’Early Warning e la Mitigazione del Rischio Idrogeologico
lungo le grandi vie di comunicazione
OR 4 - MODELLI
Programma Operativo Nazionale “Ricerca e Competitività 2007-2010”
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
Prove triassiali, edometriche
Prove triassiali, taglio diretto
Identificazione del terreno
• Spostamenti superficiali
• Spostamenti profondi Misure inclinometriche
Sensori superficiali
Validazione
• Valori della pressione neutra e suzione (piezometro e tensiometro)• Valori del contenuto d’acqua (TDR)
• Stato tensionale (celle di pressione)
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
Prove triassiali, edometriche
Prove triassiali, taglio diretto
Identificazione del terreno
1. Collegamenti con le altre OR
2. Dati e misure in ingresso ai modelli
3. Uscite dei modelli
OR 4 – MODELLI
OR4
OR 1
OR 2
OR 6
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
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
• Stati tensionali
• Stati deformativi
• Spostamenti
Modulo Geotecnico
• 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
File txt con contenuti alfa-numerici
Immagini a bande di colori ( , s e, s,
u…)
Immagini con vettori direzione
spostamento…… E.W.S (???)
•Contenuti Idrici•Valori delle suzioni e pressioni neutre
Modulo Idraulico
•Stati tensionali•Stati deformativi•Spostamenti
Modulo Geotecnico
• 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
FSpendio
>FSsoglia
FSpendio≥FS1
Procedura 1
FS1<FSpendio≤FS2
Procedura 2
FSpendio>FS2
Procedura 3
<FSsoglia
Nessuna procedu
ra
FS pendio
E.W.S (???)
Collegamenti con le altre OR
Dati e misure in ingresso ai modelli
Uscite dei modelli
Risposta tenso-deformativa
E.W.S (???)
0
50
100
150
200
250
19/ 5/ 200712:00
19/ 5/ 200715:00
19/ 5/ 200718:00
19/ 5/ 200721:00
20/ 5/ 200700:00
20/ 5/ 200703:00
20/ 5/ 200706:00
20/ 5/ 200709:00
20/ 5/ 200712:00
20/ 5/ 200715:00
Cum
ulat
ive
Rain
fall
(mm
)
N51 - Po Toi N19 - Lantau N11 - Tsing Yi N26 - Cheung Chau N21 - Tung Chung N25 - Peng Chau H28 - Shek O N23 - Lantau H15 - Stanley N49 - Tuen Mun
dYYpYEPEP tt |
s
u
1Y2Y
3Y
)(tY
tt t
attivazione della fase 1
t
Attivazione della fase 2
t
Attivazione della fase 3
Trasmissione dei dati di pioggia IN TEMPO REALE
Y(t)
Valutare la Criticità
Collegamenti con le altre OR
Dati e misure in ingresso ai modelli
Uscite dei modelli
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
Step 0
Collegamenti con le altre OR
Dati e misure in ingresso ai modelli
Uscite dei modelli
Modello propagazione – Sciddica
Collegamenti con le altre OR
Dati e misure in ingresso ai modelli
Uscite dei modelli
Modello propagazione – Sciddica
Step finale