It describes the work of Rosatti, Zugliani and Zorzi inside the project CLIMAWARE. It briefly talks about the model Trent2D-WG and its application to the simulation of debri flows.

1. Giorgio Rosatti, Daniel Zugliani, Nadia Zorzi
Università degli Studi di Trento
CUDAM – Centro Universitario
per la Difesa Idrogeologica
dell’Ambiente Montano
DICAM – Dipartimento di
Ingegneria Civile, Ambientale
e Meccanica
CLIMAWARE – TASK 3
GRANULAR FLOW EXTREMES: FLOODS, SEDIMENT TRANSPORT,
DEBRIS FLOWS AND SNOW AVALANCHES
Trento, 11 novembre 2015
FENOMENI TORRENTIZI E MODELLAZIONE:
IL MODELLO TRENT2D WG

2. 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
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

3. 3
I FENOMENI TORRENTIZI
TRASPORTO 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 eventi
alluvionali torrentizi
(Fonte: Servizio Bacini Montani – Provincia Autonoma di Trento)
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

4. 4
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
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

5. 5
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
V
A
L
I
D
A
Z
I
O
N
E
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

6. 6
LA MODELLAZIONE
FENOMENO
FISICO
MODELLO
MODELLO
MATEMATICO
MODELLO
NUMERICO
UTILIZZO
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

7. 7
A. Ricostruzione di eventi e
valutazione scenari
B. Progettazione idraulica
di opere di difesa
C. Mappatura della
pericolosità
A.
B.C.
LA MODELLAZIONE
UTILIZZO
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

8. 8
UN APPROFONDIMENTO…
LA MAPPATURA DELLA PERICOLOSITÀ
𝐻 = pericolosità
𝑓 = frequenza
𝑖 = intensità
𝑯 = 𝑯 𝒇, 𝒊
Probabilità
(tempo di ritorno)
Grandezze indicatrici
(tirante, velocità, depositi)
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

9. 9
IL MODELLO TRENT2D
Transport 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
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

10. 10
IL MODELLO TRENT2D
dati territoriali dati idrologici
dominio di calcolo condizioni al contorno
TRENT2D
dati territoriali
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

11. 11
IL MODELLO TRENT2D
A. Ricostruzione di eventi e valutazione scenari
B. Progettazione idraulica di opere di difesa
C. Mappatura della pericolosità
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

12. 12
Complessità
+ elevati costi
computazionali
Richieste risorse
notevoli
(hardware e tempo)
Origine di ricerca Non user-friendly
Gestione dati
input/output
con GIS esterno
Applicazione
desktop
No trasferimento
tecnologico continuo
Difficoltà di
manutenzione
Frammentarietà
Scarsa interoperabilità
IL MODELLO TRENT2D
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

13. 13
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
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

14. 14
LE POTENZIALITÀ DEL WEBGIS
Non user-friendly
No trasferimento
tecnologico continuo
Difficoltà di
manutenzione
Frammentarietà
Scarsa interoperabilità
Richieste risorse
notevoli
(hardware e tempo)
Risorse su server
Uso intuitivo
Funzionalità GIS
Gestione
centralizzata
Nessun programma
da installare
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

15. 15
TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATA
TRENT2D WEBGIS
TRENT2D WG
trent2d.trilogis.it
in collaborazione con
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

16. 16
FUNZIONALITÀ DI PRE-PROCESSING
TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATA
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

17. 17
Visualizzazione 2D in coordinate locali
 Analisi tecnica di dettaglio
FUNZIONALITÀ DI POST-PROCESSING
TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATA
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

18. 18
Visualizzazione 2D georeferenziata
 Contestualizzazione
FUNZIONALITÀ DI POST-PROCESSING
TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATA
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

19. 19
Visualizzazione 3D
 Comunicazione
FUNZIONALITÀ DI POST-PROCESSING
TRENT2D WG: UNA SOLUZIONE INTEGRATA
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

20. 20
RIASSUMENDO…
Erosione
Deposito
ConcentrazioneColate di
detrito Trasporto
solido
intenso
Validazione
Back-
analysis
Affidabilità
Verifiche
idrauliche
Tempo di
ritorno
Briglia a fessura
Grandezza
indicatrice
Piazza di deposito
Fondo
mobile Intensità
Modello
matematico
Matrice di
BUWAL
Tirante
Fondo fisso
Descrizione
bifase
WebGIS
Hazard
Dati
territoriali
Mappatura
della
pericolosità
Fluido
granulare
Fluido
interstiziale
Pre-processing
Post-
processing
Progettazione
Trent2D WG
Modello
numerico
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

21. 21
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
CLIMAWARE-Fenomenitorrentiziemodellazione:
ilmodelloTRENT2DWG

22. 22
BIBLIOGRAFIA
Armanini 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 Due
to 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 von
Naturgefahren”, 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 and
Forecast Debris-Flow Deposition Patterns Through a Back Analysis of a Real Event ", Engineering geology for society and
territory, 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-surface
flows: 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 over
mobile bed“, Journal of Computational Physics, 255, 362-383
Rosatti G., Begnudelli L. (2013), "Two-dimensional simulation of debris over mobile bed: Enhanching the TRENT2D
model 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 Equations
with 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 a
mobile 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? A
systematic comparison of the two approaches applied to a real debris flow in Giampilieri Village (Italy) ", Landslide
Science 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 la
mappatura del pericolo: sviluppo di una SDI con servizi di elaborazione, basata sul modello numerico TRENT2D ", Atti
della XIX Conferenza Nazionale ASITA 2015, Federazione ASITA, 787-794
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23. GRAZIE PER LA
VOSTRA
ATTENZIONE
CLIMAWARE – TASK 3
GRANULAR FLOW EXTREMES: FLOODS, SEDIMENT TRANSPORT, DEBRIS FLOWS AND SNOW AVALANCHES
Giorgio Rosatti, Daniel Zugliani, Nadia Zorzi
FENOMENI TORRENTIZI E MODELLAZIONE:
IL MODELLO TRENT2D WG