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Sistemi Integrati per il Monitoraggio, lEarly Warning e la Mitigazione del Rischio Idrogeologico lungo le grandi vie di comunicazione OR 4 - MODELLI Programma.

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1 Sistemi Integrati per il Monitoraggio, lEarly Warning e la Mitigazione del Rischio Idrogeologico lungo le grandi vie di comunicazione OR 4 - MODELLI Programma Operativo Nazionale Ricerca e Competitività Luglio 2013

2 OR 4 – MODELLI Modelli di previsione degli spostamenti Previsione (Forecasting): capacità di valutare probabilisticamente tempo, ubicazione e dimensione di un prossimo evento disastroso.

3 OR 4 – MODELLI - Composizione OR.4 WP 4.1WP 4.2WP 4.3 Modello areale - GEOTOP Modello completo di versante - SUSHI Modello di propagazione – SCIDDICA 1 Modello Idrologico FLaIR ( Forecasting of Landslides Induced by Rainfall )

4 Il modello FLaIR operativo Il modello SCIDDICA operativo Il modello GETOP [I] Il modello SUSHI [I] OR 4 – MODELLI - Composizione

5 STRUTTURA SOFTWARE [C]

6 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

7 Modulo Idraulico EXIT Modulo 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 dellelemento[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 Lug 2013 Procedura iterativa implementata in MAPLE CONFRONTO Procedura iterativa implementata in C++

8 Modulo Geotecnico 1.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 delloutput del modulo idraulico [I] [C] Risposta tenso-deformativa Calcolo Fattore di sicurezza [C] [C] Mag Lug 2013 Modulo Idraulico … …

9 DISPLAYING RESULTS MODEL VALIDATION Instruments in Place Software Output COMPARISON

10 GEOtop-OMS3 IntegrationSarno Application Fino ad Aprile 2013 Modello areale - GEOTOP

11 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

12 Work in progress (1/3): Drake river basin calibration Input data: Radiation Rainfall Air Temperature Relative Humidity Simulation time step: daily

13 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.

14 Soil Water Content Simulation Simulation period: – Time step: hourly Work in progress (3/3): frana A3 Sa-Rc Rogliano Km ore circa

15 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 Measurement data 3D-(Multi)Point simulations I/O GIS integration GEOtop 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.)

16 Prove e parametri necessari Definizione della geometria – dominio di indagine Definizione delle coperture Caratterizzazione dei parametri idraulici e geotecnici Definizione delle Curve Caratteristiche (SWRC)

17 Validazione degli spostamenti calcolati: Spostamenti superficiali Spostamenti profondi Misure inclinometriche Sensori superficiali

18 Sistemi Integrati per il Monitoraggio, lEarly Warning e la Mitigazione del Rischio Idrogeologico lungo le grandi vie di comunicazione OR 4 - MODELLI Programma Operativo Nazionale Ricerca e Competitività Luglio 2013

19 Modello elasto-plastico perfetto alla Mohr-Coulomb I parametri che descrivono il modello sono 6: Peso dellunità 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

20 Spostamenti superficiali Spostamenti profondi Misure inclinometriche Sensori superficiali Validazione Valori della pressione neutra e suzione (piezometro e tensiometro) Valori del contenuto dacqua (TDR) Stato tensionale (celle di pressione)

21 Modello elasto-plastico perfetto alla Mohr-Coulomb I parametri che descrivono il modello sono 6: Peso dellunità 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

22 1. Collegamenti con le altre OR 2. Dati e misure in ingresso ai modelli 3. Uscite dei modelli OR 4 – MODELLI

23 OR4 OR 1 OR 2 OR 6 Collegamenti con le altre ORDati e misure in ingresso ai modelliUscite dei modelli

24 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 ORDati e misure in ingresso ai modelliUscite dei modelli

25 Collegamenti con le altre ORDati e misure in ingresso ai modelliUscite 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

26 Collegamenti con le altre ORDati e misure in ingresso ai modelliUscite dei modelli Modello puntuale – SUSHI File txt con contenuti alfa-numerici Immagini a bande di colori (, 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

27 Collegamenti con le altre ORDati e misure in ingresso ai modelliUscite dei modelli FSpendi o >FSsoglia FSpendioFS 1 Procedura 1 FS1FS 2 Procedura 3

28 Collegamenti con le altre ORDati e misure in ingresso ai modelliUscite dei modelli Risposta tenso-deformativa E.W.S (???) s u

29 attivazione della fase 1 Attivazione della fase 2 Attivazione della fase 3 Trasmissione dei dati di pioggia IN TEMPO REALE Y(t) Valutare la Criticità Collegamenti con le altre ORDati e misure in ingresso ai modelliUscite dei modelli

30 Collegamenti con le altre ORDati e misure in ingresso ai modelliUscite 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

31 Step 0 Collegamenti con le altre ORDati e misure in ingresso ai modelliUscite dei modelli Modello propagazione – Sciddica

32 Collegamenti con le altre ORDati e misure in ingresso ai modelliUscite dei modelli Modello propagazione – Sciddica Step finale

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