Strumenti e metodi per la redazione della carta del pericolo da fenomeni torrentizi

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1 Versione 1.0 Strumenti e metodi per la redazione della carta del pericolo da fenomeni torrentizi Corso anno 2011

2 Modulo C. Manuale di utilizzo del Cc Trent2D C. MANUALE DI UTILIZZO DEL Cc Trent2D Il programma Cc Trent2D è un pre processore per il calcolo delle condizioni al contorno per i software Trent2D df e Trent2D ts. In particolare, dato l idrogramma di portata liquida e le caratteristiche granulometriche del materiale, permette di calcolare: L'idrogramma di portata solida e/o l'idrogramma di portata della mistura, a seconda dei casi, come verrà descritto nel seguito; Il parametro di trasporto β come illustrato nel Manuale Trent2D dedicato al modello matematico. Poiché le relazioni di chiusura utilizzate nel modello differiscono tra il caso di colata di detriti (Trent2D df ) ed il caso di trasporto solido intenso (Trent2D ts ), il funzionamento del programma per il calcolo delle condizioni al contorno dovrà essere differente nei due casi, come descritto qui di seguito C.1. Il Cc Trent2D per le colate di detriti Per quanto riguarda il caso di colate di detriti, il pre-processore Cc Trent2D calcola, dato l idrogramma di portata liquida e le caratteristiche granulometriche del materiale, la portata solida e della mistura acqua sedimenti. A seconda delle condizioni, tale calcolo può essere eseguito a partire dai seguenti dati o assunzioni: Ipotesi di moto localmente uniforme ed 1D nella sezione di ingresso, con concentrazione corrispondente alle condizioni di equilibrio; Fattore di amplificazione noto; Concentrazione della fase solida nota. C.1.1. Portata solida e di mistura all equilibrio Assegnato l idrogramma di portata liquida, dato il valore della pendenza alla sezione di ingresso, ed essendo 1

3 Modulo C. Manuale di utilizzo del Trent2D note le caratteristiche granulometriche del materiale, viene calcolato il fattore di amplificazione F della mistura, la concentrazione c, il parametro di trasporto β e l idrogramma di mistura secondo la formulazione presentata nel Manuale Trent2D. E necessario fare alcune considerazioni in merito al valore della pendenza utilizzato per questo calcolo, perché da esso dipende la concentrazione della colata e quindi il volume di materiale solido in ingresso. Se si sta simulando la propagazione di una colata in un canalone, la pendenza con la quale calcolare la colata sarà semplicemente quella del canalone stesso. Se invece si sta simulando la propagazione di una colata su una conoide, o in una piazza di deposito, si dovrà solitamente fare riferimento alla pendenza del tratto a monte (attraverso il quale la colata si propaga per giungere alla conoide o alla piazza) per non sottostimare il volume di materiale movimentato. File di input: File di testo con estensione.txt con l idrogramma di portata liquida, per ciascuna immissione. Il file dovrà essere strutturato in due colonne, la prima riportante il tempo espresso in secondi, minuti oppure ore e la seconda i corrispondenti valori della portata espressi in m 3 /s. Esecuzione del Cc Trent2D: Dopo aver lanciato il programma Cc Trent2D nel Trent2D Workspace (Figura C-1 e Figura C-2) scegliere l opzione Trent2D df e selezionare Avanti (Figura C-3). Figura C-1: Schermata iniziale del Trent2D Workspace. 2

4 Modulo C. Manuale di utilizzo del Cc Trent2D Figura C-2: Schermata iniziale per l avvio del Cc Trent2D. Figura C-3: Schermata iniziale per l avvio del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D DF. Completare la parte di sinistra della schermata in Figura C-4 con i dati di input richiesti. Per il significato di tali parametri si rimanda al paragrafo del Manuale Trent2D dedicato al modello matematico. Nella parte di destra selezionare Equilibrio e poi Avanti. 3

5 Modulo C. Manuale di utilizzo del Trent2D Figura C-4: Schermata per l inserimento dei parametri del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D DF ed Equilibrio. Figura C-5: Schermata per l inserimento dei dati di input del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D DF ed Equilibrio. Completare la schermata di Figura C-5 con le informazioni richieste: File di immissione: selezionare i file di testo contenenti gli idrogramma di portata liquida, uno per ciascuna immissione; Nome immissione: inserire il nome dell immissione alla quale corrisponde l idrogramma selezionato. I nomi delle immissioni dovranno coincidere con quelli contenuti nel file dxf utilizzato nel Grigliatore per creare la batimetria e il file delle condizioni al contorno; 4

6 Modulo C. Manuale di utilizzo del Cc Trent2D Pendenza: inserire la pendenza con la quale si desidera calcolare la colata; Tempo: scegliere l unità di misura in cui è espresso il tempo nell idrogramma di portata liquida selezionato. Attraverso il menu a tendina è possibile scegliere tra secondi, sec, minuti, min, e ore, ore. Il programma convertirà automaticamente il tempo in secondi per essere compatibile con l unità di misura utilizzata nel Trent2D; Inizio dati: indicare il numero della riga all interno del file di portata liquida dalla quale partire per il calcolo della colata. E necessario inserire tale informazione perché all interno del file potrebbe essere presente un intestazione oppure perché si desidera cominciare la colata ad un istante diverso da quello di inizio dell idrogramma liquido; Rimuovi: permette di rimuovere una o più immissioni dalla lista; Cartella di lavoro: selezionare la cartella dove salvare i file di output; Nome del file: digitare il nome del file in cui verranno salvati gli idrogrammi di mistura e solido. La schermata completa di tutte le informazioni richieste appare come quella di Figura C-6. Figura C-6: Schermata completa dei dati di input del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D DF ed Equilibrio. Una volta inserite tutte le informazioni richieste si passa alla schermata successiva (Figura C-7) che riporta un riassunto dei parametri utilizzati e di quelli calcolati da utilizzare nel Trent2D df. 5

7 Modulo C. Manuale di utilizzo del Trent2D Figura C-7: Schermata riassuntiva dei dati di input del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D DF ed Equilibrio. File di output: File con estensione.txt con gli idrogrammi di mistura e solido calcolati all equilibrio con la pendenza data. In Figura C-8 è riportato un esempio di come è strutturato questo file; File _parametri.inp contenente i parametri utilizzati per il calcolo, il fattore di amplificazione, la concentrazione e il parametro di trasporto β, come indicato in Figura C-9. Figura C-8: Esempio di file di output con gli idrogrammi di mistura e solido per l opzione TRENT2D DF. 6

8 Modulo C. Manuale di utilizzo del Cc Trent2D Figura C-9: Esempio di file con i parametri utilizzati per il calcolo, il fattore di amplificazione e il parametro di trasporto β per l opzione TRENT2D DF. C.1.2. Portata solida e di mistura calcolate tramite fattore di amplificazione In alcuni casi può essere opportuno calcolare la portata solida e di mistura assegnando un dato valore del fattore di amplificazione, dedotto da opportune considerazioni ingegneristiche. In questo caso, noto il fattore di amplificazione F, il pre processore Cc Trent2D calcola il parametro di trasporto β, la portata di mistura e quella solida. File di input: File di testo con estensione.txt con l idrogramma di portata liquida, per ciascuna immissione. Il file dovrà essere strutturato in due colonne, la prima riportante il tempo espresso in secondi, minuti oppure ore e la seconda la portata espressa in m 3 /s. Esecuzione del Cc Trent2D: Dopo aver lanciato il programma Cc Trent2D nel Trent2D Workspace (Figura C-1 e Figura C-2) scegliere l opzione Trent2D df e selezionare Avanti (Figura C-3). Completare la parte di sinistra della schermata in Figura C-10 con i parametri richiesti. Per il significato di tali parametri si rimanda al paragrafo del Manuale Trent2D dedicato al modello matematico. Nella parte di destra selezionare Non equilibrio e Dato il fattore di amplificazione seguito da Avanti. 7

9 Modulo C. Manuale di utilizzo del Trent2D Figura C-10: Schermata per l inserimento dei parametri del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D DF e Non equilibrio Dato il fattore di amplificazione. Figura C-11: Schermata per l inserimento dei dati di input del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D DF e Non equilibrio Dato il fattore di amplificazione. Completare la schermata di Figura C-11 con le informazioni richieste: File di immissione: selezionare i file di testo contenenti gli idrogramma di portata liquida, uno per ciascuna immissione; Nome immissione: inserire il nome dell immissione alla quale corrisponde l idrogramma selezionato. I nomi delle immissioni dovranno coincidere con quelli contenuti nel file dxf utilizzato nel Grigliatore 8

10 Modulo C. Manuale di utilizzo del Cc Trent2D per creare la batimetria e il file delle condizioni al contorno; Pendenza: inserire la pendenza con la quale si desidera calcolare la colata; F ampl: inserire il valore del fattore di amplificazione con cui calcolare la colata; Tempo: scegliere l unità di misura in cui è espresso il tempo nell idrogramma di portata liquida selezionato. Attraverso il menu a tendina è possibile scegliere tra secondi, sec, minuti, min, e ore, ore. Il programma convertirà automaticamente il tempo in secondi per essere compatibile con l unità di misura utilizzata nel Trent2D; Inizio dati: indicare il numero della riga all interno del file di portata liquida dalla quale partire per il calcolo della colata. E necessario inserire tale informazione perché all interno del file potrebbe essere presente un intestazione oppure perché si desidera cominciare la colata ad un istante diverso da quello di inizio dell idrogramma liquido; Rimuovi: tasto per rimuovere una o più immissioni dalla lista; Cartella di lavoro: selezionare la cartella dove salvare i file di output; Nome del file: digitare il nome del file in cui verranno salvati gli idrogrammi di mistura e solido; La schermata completa di tutte le informazioni richieste appare come quella di Figura C-12. Figura C-12: Schermata completa dei dati di input del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D DF e Non equilibrio Dato il fattore di amplificazione. Nell ultima schermata è riportato un riassunto dei parametri utilizzati e di quelli calcolati da utilizzare nel Trent2D df (Figura C-13). 9

11 Modulo C. Manuale di utilizzo del Trent2D Figura C-13: Schermata riassuntiva dei dati di input del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D DF e Non equilibrio Dato il fattore di amplificazione. File di output: File di testo con estensione.txt con gli idrogrammi di mistura e solido calcolati in base ai parametri imposti. In Figura C-8 è riportato un esempio di come è strutturato questo file; File _parametri.inp contenente i parametri utilizzati per il calcolo, il fattore di amplificazione, la concentrazione e il parametro di trasporto β, come indicato in Figura C-9. C.1.3. Portata solida e di mistura calcolate tramite la concentrazione Analogamente al caso precedente, si può calcolare la portata solida e di mistura assegnando un dato valore della concentrazione nella sezione di ingresso, dedotto da opportune considerazioni ingegneristiche. In questo caso, nota la concentrazione c, il pre processore Cc Trent2D calcola il parametro di trasporto β, la portata di mistura e quella solida. File di input: File di testo con estensione.txt con l idrogramma di portata liquida, per ciascuna immissione. Il file dovrà essere strutturato in due colonne, la prima riportante il tempo espresso in secondi, minuti oppure ore e la seconda la portata espressa in m 3 /s. 10

12 Modulo C. Manuale di utilizzo del Cc Trent2D Esecuzione del Cc Trent2D: Dopo aver lanciato il programma Cc Trent2D nel Trent2D Workspace (Figura C-1 e Figura C-2) scegliere l opzione Trent2D df e selezionare Avanti (Figura C-3). Completare la parte di sinistra della schermata in Figura C-14 con i parametri richiesti. Per il significato di tali parametri si rimanda al paragrafo del Manuale Trent2D dedicato al modello matematico. Nella parte di destra selezionare Non equilibrio e Data la concentrazione seguito da Avanti. Figura C-14: Schermata per l inserimento dei parametri del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D DF e Non equilibrio Data la concentrazione. Figura C-15: Schermata per l inserimento dei dati di input del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D DF e Non equilibrio Data la concentrazione. 11

13 Modulo C. Manuale di utilizzo del Trent2D Completare la schermata di Figura C-15 con le informazioni richieste: File di immissione: selezionare i file di testo contenenti gli idrogramma di portata liquida, uno per ciascuna immissione; Nome immissione: inserire il nome dell immissione alla quale corrisponde l idrogramma selezionato. I nomi delle immissioni dovranno coincidere con quelli contenuti nel file dxf utilizzato nel Grigliatore per creare la batimetria e il file delle condizioni al contorno; Pendenza: inserire la pendenza con la quale si desidera calcolare la colata; Conc: inserire il valore della concentrazione con cui calcolare la colata; Tempo: scegliere l unità di misura in cui è espresso il tempo nell idrogramma di portata liquida selezionato. Attraverso il menu a tendina è possibile scegliere tra secondi, sec, minuti, min, e ore, ore. Il programma convertirà automaticamente il tempo in secondi per essere compatibile con l unità di misura utilizzata nel Trent2D; Inizio dati: indicare il numero della riga all interno del file di portata liquida dalla quale partire per il calcolo della colata. E necessario inserire tale informazione perché all interno del file potrebbe essere presente un intestazione oppure perché si desidera cominciare la colata ad un istante diverso da quello di inizio dell idrogramma liquido; Rimuovi: tasto per rimuovere una o più immissioni dalla lista; Cartella di lavoro: selezionare la cartella dove salvare i file di output; Nome del file: digitare il nome del file in cui verranno salvati gli idrogrammi di mistura e solido; La schermata completa di tutte le informazioni richieste appare come quella di Figura C

14 Modulo C. Manuale di utilizzo del Cc Trent2D Figura C-16: Schermata completa dei dati di input del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D DF e Non equilibrio Data la concentrazione. Nell ultima schermata è riportato un riassunto dei parametri utilizzati e di quelli calcolati da utilizzare nel Trent2D df (Figura C-17). Figura C-17: Schermata riassuntiva dei dati di input del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D DF e Non equilibrio Data la concentrazione. File di output: File in formato.txt con gli idrogrammi di mistura e solido calcolati in base ai parametri imposti. In Figura C-8 è riportato un esempio di come è strutturato questo file; 13

15 Modulo C. Manuale di utilizzo del Trent2D File _parametri.inp contenente i parametri utilizzati per il calcolo, il fattore di amplificazione, la concentrazione e il parametro di trasporto β, come indicato in Figura C-9. C.2. Il Cc Trent2D per il trasporto solido Per quanto riguarda il trasporto solido ordinario il calcolo si riduce alla sola portata solida all equilibrio, ipotizzando il moto permanente nella sezione di ingresso. Anche in questo caso, come per le colate di detriti, il Trent2D ts prevede di poter utilizzare un idrogramma di portata liquida e solida non all equilibrio. Tali idrogrammi, però, saranno i prodotti di altre simulazioni, come ad esempio potrebbe essere l output di una piazza di deposito. File di input: File in formato.txt con l idrogramma di portata liquida, per ciascuna immissione. Il file dovrà essere strutturato in due colonne, la prima riportante il tempo espresso in secondi, minuti oppure ore e la seconda portata espressa in m 3 /s. Esecuzione del Cc Trent2D: Dopo aver lanciato il programma Cc Trent2D nel Trent2D Workspace (Figura C-1 e Figura C-2) scegliere l opzione Trent2D ts e selezionare Avanti (Figura C-18). Figura C-18: Schermata iniziale per l avvio del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D TS. 14

16 Modulo C. Manuale di utilizzo del Cc Trent2D Figura C-19: Schermata per l inserimento dei parametri del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D TS. Completare la schermata in Figura C-19 con i parametri richiesti. Per il significato di tali parametri si rimanda al paragrafo del Manuale Trent2D dedicato al modello matematico. Figura C-20: Schermata per l inserimento dei dati di input del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D TS. Selezionare Avanti per accedere alla schermata successiva (Figura C-20) da compilare con le informazioni richieste: File di immissione: selezionare i file di testo contenenti gli idrogramma di portata liquida, uno per ciascuna immissione; Nome immissione: inserire il nome dell immissione alla quale corrisponde l idrogramma selezionato. I 15

17 Modulo C. Manuale di utilizzo del Trent2D nomi delle immissioni dovranno coincidere con quelli contenuti nel file dxf utilizzato nel Grigliatore per creare la batimetria e il file delle condizioni al contorno; Pendenza: inserire la pendenza con la quale si desidera calcolare la colata; Larghezza: inserire un valore medio della larghezza della sezione in ingresso; Tempo: scegliere l unità di misura in cui è espresso il tempo nell idrogramma di portata liquida selezionato. Attraverso il menu a tendina è possibile scegliere tra secondi, sec, minuti, min, e ore, ore. Il programma convertirà automaticamente il tempo in secondi per essere compatibile con l unità di misura utilizzata nel Trent2D; Inizio dati: indicare il numero della riga all interno del file di portata liquida dalla quale partire per il calcolo della colata. E necessario inserire tale informazione perché all interno del file potrebbe essere presente un intestazione oppure perché si desidera cominciare la colata ad un istante diverso da quello di inizio dell idrogramma liquido; Rimuovi: tasto per rimuovere una o più immissioni dalla lista; Cartella di lavoro: selezionare la cartella dove salvare i file di output; Nome del file: digitare il nome del file in cui verranno salvati gli idrogrammi liquido e solido; La schermata completa di tutte le informazioni richieste appare come quella di Figura C-21. Figura C-21: Schermata completa dei dati di input del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D TS. Nell ultima schermata è riportato un riassunto dei parametri utilizzati e di quelli calcolati da utilizzare nel Trent2D ts (Figura C-22). 16

18 Modulo C. Manuale di utilizzo del Cc Trent2D Figura C-22: Schermata riassuntiva dei dati di input del Cc Trent2D con l opzione TRENT2D TS. File di output: File in formato.txt con gli idrogrammi liquido e solido calcolati all equilibrio con la pendenza data. In Figura C-23 è riportato un esempio di come è strutturato questo file; File _parametri.inp contenente i parametri utilizzati per il calcolo e il parametro di trasporto β, come indicato in Figura C-24. Figura C-23: Esempio di file di output con gli idrogrammi liquido e solido per l opzione TRENT2D TS. 17

19 Modulo C. Manuale di utilizzo del Trent2D Figura C-24: Esempio di file con i parametri utilizzati per il calcolo e il parametro di trasporto β per l opzione TRENT2D TS. 18

20 Modulo C. Manuale di utilizzo del Cc Trent2D Indice C.. Manuale di utilizzo del Cc Trent2D C.1. Il Cc Trent2D per le colate di detriti...1 C.1.1. Portata solida e di mistura all equilibrio...1 C.1.2. Portata solida e di mistura calcolate tramite fattore di amplificazione...7 C.1.3. Portata solida e di mistura calcolate tramite la concentrazione C.2. Il Cc Trent2D per il trasporto solido