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

Modelli di previsione degli spostamenti 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 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)

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

[C] [C] STRUTTURA SOFTWARE Pre-Processing Processing Post-Processing Modulo Idraulico Modulo Geotecnico [C] [C]

GEOMETRIA E STRATIGRAFIA CREAZIONE MESH PRIMARIA Pre-Processing Processing Post-Processing Carica Dxf Strati [C] Lettura file Dxf, Individuazione e gestione Polilinee Carica Dati Stratigrafia [C] Lettura file testo, Associazione dati fisico-meccanici alle polilinee Carica Dati Pioggia [C] - Lettura e memorizzazione in Struttura dati  polilinea, combinazioni di Macroelementi [C] Def. combinazione ottimale Macroelementi [C]  Criterio di Valutazione Regolarità Da strutt. Polilinea a Strutt. Macroelementi [C] Visualizzazione a schermo della mesh generata [N] Numerazione nodi nel Riferimento Globale [I] Infittimento mesh [N] Algoritmo di rinumerazione dei nodi [N] Gestione Interfaccia Grafica [I] GEOMETRIA E STRATIGRAFIA INPUT DATI Rainfall data Physical and mechanical param. Boundary and initial conditions CREAZIONE MESH PRIMARIA INFITTIMENTO MESH

Pre-Processing Processing Post-Processing Modulo Idraulico Mag. 2013 Lug 2013 Implementazione e gestione elemento finito [C] [C] Scrittura Equazione di Richards in forma matriciale [C] [C] Formulazione isoparametrica [C] [C] Traduzione e passaggio al Linguaggio C++ [N] [C] Implementazione matrici dell’elemento [C] [C] Assemblaggio matrici globali [C] [C] Definizione forzante [C] [C] Definizione condizioni al contorno [C] [C] Discretizzazione temporale [C] [C] Procedura iterativa non lineare [C] [C] Procedura iterativa implementata in MAPLE CONFRONTO Procedura iterativa implementata in C++ Modulo Geotecnico EXIT

Pre-Processing Processing Post-Processing Modulo Idraulico Mag. 2013 Lug 2013 … Calcolo Fattore di sicurezza [C] [C] Modulo Geotecnico Risposta tenso-deformativa Inizializzazione e allocazione memoria [C] [C] Acquisizione modello di simulazione [C] [C] Def. Sistema algebrico risolutivo [C] [C] Generazione stato tensionale iniziale con procedura gravity loading [C] [C] Calcolo spostamenti e stato tenso-deformativo [C] [C] Verifica violazione criterio snervamento [C] [C] Analisi step-by-step in funzione dell’output del modulo idraulico [I] [C]

Pre-Processing Processing Post-Processing MODEL VALIDATION Software Output DISPLAYING RESULTS COMPARISON Instruments in Place

Fino ad Aprile 2013 Modello areale - GEOTOP GEOtop-OMS3 Integration Sarno Application

Applicazione a nuovi casi 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. Soil moisture raster maps at 30 cm depth Input data: Radiation Rainfall Air Temperature Relative Humidity Simulation time step: daily

Work in progress (3/3): frana A3 Sa-Rc Rogliano Soil Water Content Simulation Simulation period: 01-02-2008 – 01-02-2009 Time step: hourly Km 260 25-01-2009 ore 22.00 circa

Where the landslides are? Measurement data 3D-(Multi)Point simulations MODEL OUTPUT: Soil moisture maps for each layer (SM) Suction maps for each layer (WP) Model Setup I/O GIS integration Parameter estimation Raster simulations SAFETY FACTOR MAP COMPUTATION: FS(WP, SM, C, φ, SLOPE, etc.) Model Setup I/O GIS integration GEOtop Model Formetta G., ARS-USDA-Fort Collins (CO) Formetta G., University of Trento (Italy) G. Formetta, G. Formetta, Leipzig 05 July 2012 Trento 24 June 2011 Trento 17 June 2011

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

Misure inclinometriche 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

Misure inclinometriche Validazione Valori della pressione neutra e suzione (piezometro e tensiometro) Valori del contenuto d’acqua (TDR) Spostamenti superficiali Spostamenti profondi Sensori superficiali Misure inclinometriche 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 Identificazione del terreno Prove triassiali, edometriche Prove triassiali, taglio diretto

OR 4 – MODELLI Collegamenti con le altre OR Dati e misure in ingresso ai modelli Uscite dei 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 OR 2 OR4 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

Modulo Geotecnico Modulo Idraulico USCITA Modello puntuale – SUSHI 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

E.W.S (???) File txt con contenuti alfa-numerici 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 File txt con contenuti alfa-numerici Immagini a bande di colori (s, e, s, u…) Immagini con vettori direzione spostamento…… E.W.S (???)

E.W.S (???) FSpendio FS pendio >FSsoglia FSpendio≥FS1 Collegamenti con le altre OR Dati e misure in ingresso ai modelli Uscite dei modelli FS pendio FSpendio >FSsoglia FSpendio≥FS1 Procedura 1 FS1<FSpendio≤FS2 Procedura 2 FSpendio>FS2 Procedura 3 <FSsoglia Nessuna procedura E.W.S (???)

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

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

Modello propagazione – Sciddica 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 Modello propagazione – Sciddica Collegamenti con le altre OR Dati e misure in ingresso ai modelli Uscite dei modelli Modello propagazione – Sciddica Step 0

Step finale Modello propagazione – Sciddica Collegamenti con le altre OR Dati e misure in ingresso ai modelli Uscite dei modelli Modello propagazione – Sciddica Step finale