MODELLISTICA NUMERICA APPLICATA ALLA GESTIONE IDRAULICA DEL TERRITORIO

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1 MODELLISTICA NUMERICA APPLICATA ALLA GESTIONE IDRAULICA DEL TERRITORIO Laura Calcagni, Mauro Nalesso SEMINARI H2.0: ACQUA IN RETE A ROMA3 FACOLTA DI INGEGNERIA DI ROMA3, 25/03/2013 IDRAN All rights reserved

2 MODELLISTICA NUMERICA APPLICATA ALLA GESTIONE IDRAULICA DEL TERRITORIO ASPETTI DELLA GESTIONE IDRAULICA DEL TERRITORIO STRUMENTI PER LA GESTIONE IDRAULICA DEL TERRITORIO MODELLISTICA NUMERICA PER LA GESTIONE IDRAULICA DEL TERRITORIO MODELLI IDRAULICI 2D GIS PER L ANALISI IDROLOGICA GIS E CARTOGRAFIA TEMATICA SEMINARIO H2.0: ACQUA IN RETE A ROMA3 Facolta di ingegneria di roma3, 25/03/2013

3 IDRAN Ingegneria e Tecnologia 3 Società di consulenza e ricerca applicata Analisi, gestione, sviluppo sostenibile e progettazione del Territorio, dell Ambiente e dell Energia Progettazione ingegneristica di strutture ed infrastrutture civili ed industriali pubbliche e private

4 La gestione idraulica del territorio GESTIONE DELLE RISORSE IDRICHE PIANI DI ASSETTO IDROGEOLOGI CO 4 PROGETTAZIO NE DI OPERE IDRAULICHE CARTOGRAFIA TEMATICA MONITORAGGI O

5 Gestione delle risorse idriche 5 Studi idrologici ed idraulici per la redazione di piani d ambito, piani di tutela e piani di gestione delle risorse idriche

6 Piani di assetto idrogeologico 6 I Piani di Assetto Idrogeologico (PAI) sono strumenti di pianificazione territoriale finalizzati alla gestione e riduzione del rischio di alluvioni e frane. I PAI perimetrano ed identificano qualitativamente e quantitativamente gli elementi e le aree a rischio per poter gestire sostenibilmente le attività di sviluppo socio-economico ed industriale

7 Progettazione opere 7 Progettazione ingegneristica di interventi strutturali e non strutturali per la gestione delle risorse idriche ed il rischio idrogeologico con particolare rigurardo agli acquedotti, alle fognature e alle opere idrauliche fluviali e marittime

8 GIS e monitoraggio 8 Sviluppo di strumenti GIS avanzati per il monitoraggio e la gestione di progetti connessi alla gestione delle risorse idriche e al rischio idrogeologico

9 Cartografia tematica 9 Cartografia numerica per l analisi geospaziale e la produzione di mappe tematiche per la rappresentazione di strati informativi su PAI, risorse idriche e impatto ambientale

10 Gli strumenti per la gestione idraulica del territorio 10 MODELLISTICA NUMERICA IDROLOGICA E IDRAULICA ANALISI GIS

11 Modellistica fluviale 11 Nell ambito della valutazione della pericolosità e del rischio idraulico la scelta della tipologia di modellistica idraulica ottimale (modello 1D, 2D, ecc.) e delle sue modalità di applicazione risulta un punto cruciale ZONA 1D ZONA 2D

12 Modellistica numerica, 1D o 2D? 12 Quando è valido un approccio 1d? Flusso confinato (canale) Flusso unidirezionale Esondazione rispetto al canale trascurabile ZONA 1D HEC- RAS

13 Modellistica numerica, 1D o 2D? 13 Quando è preferibile un approccio 2d? Interazione tra più fiumi flusso poco confinato Esondazioni importanti Flusso non uniforme Interazioni complesse tra canale e pianura allagabile FLO-2D ZONA 2D RiverFLO-2D

14 FLO-2D 14 Modello idrologico idraulico bidimensionale (2D) in differenze finite in grado di simulare la propagazione dell onda di piena e di colate detritiche in bacini idrografici e l interazione con le varie ostruzioni e strutture che caratterizzano le aree antropizzate tra le quali ponti, argini e tombini.

15 Impostazione di una modellazione idraulica 2D 15 Con il software FLO 2D la realtà viene schematizzata in un dominio di calcolo a celle quadrate in cui si inseriscono tutti gli elementi presenti per valutare la risposta idraulica rispetto ad una forzante idrologica (IDROGRAMMA) CANALE COSTRUZIO NI STRADE Impostato il modello si dispone di uno strumento flessibile su cui effettuare diverse modellazioni parametrizzando vari parametri, ad es. il tempo di ritorno ARGINI

16 Prodotti di una modellazione idraulica 2D 16 Tra gli output del software FLO 2D ci sono le mappe di tirante, velocità e i vettori di velocità

17 Studi di inondazione in aree urbane 17

18 Mappe di rischio 18

19 RiverFLO-2D 19 Modello idrodinamico 2D, per la simulazione di aste fluviali per le quali è necessaria un analisi idrodinamica e morfodinamica di dettaglio. Modello ad elementi finiti (maglia triangolare flessibile) capace di simulare con elevata risoluzione correnti e sedimenti fluviali e l interazione con le strutture naturali ed antropiche più complesse.

20 Impostazione di un modello RiverFLO-2D L impostazione di un modello RiverFLO 2D consiste nella rappresentazione della realtà (sia degli elementi naturali che antropici) mediante una maglia triangolare flessibile 20

21 Modelli digitali del terreno 21 La base per la rappresentazione del territorio nei modelli idraulici è rappresentata dai modelli digitali del terreno: - modelli che rappresentano l elevazione del terreno in formato digitale - matrici (raster) in cui per ogni cella (pixel) è noto il valore di quota

22 GIS Geographic Information Systems 22 La gestione di diversi strati informativi spaziali può essere effettuata in maniera ottimale mediante l impiego di Geographic Information Systems (GIS) TERRAIN ANALYSIS ANALISI IDROLOGICHE ANALISI DI VULNERABILITA PRODUZIONE DI CARTOGRAFIA TEMATICA

23 Terrain analysis 23 Gli strumenti GIS consentono l esecuzione di approfondite tecniche di analisi dei Modelli Digitali del Terreno che possono essere applicate all analisi idrologica per la determinazione di: Direzioni di flusso Bacini idrografici Reti di drenaggio

24 Ricostruzione delle isocorrive 24 A partire dal calcolo della direzione di massima pendenza e possibile ricostruire la matrice delle distanze idrologiche, ovvero le distanze percorse da ogni singola goccia d acqua del bacino per raggiungere la sezione di chiusura Ricostruzione delle isocorrive: aree ad uguale distanza idrologica

25 Funzione di ampiezza 25 Ipotizzando una velocita di scorrimento sul versante e possibile calcolare la matrice del tempo di permanenza del bacino Tempo massimo = TEMPO DI CORRIVAZIONE Distribuzione delle aree che contribuiscono simultaneamente alla sezione di chiusura RISPOSTA DEL BACINO RICOSTRUZIONE DEGLI IDROGRAMMI

26 Individuazione di elementi vulnerabili 26 La possibilità di operare in maniera simultanea su layer sovrapposti consente di effettuare delle analisi basate sull utilizzo congiunto del contentuo informativo dei diversi layer CARTA TECNICA REGIONALE AREE A DIVERSA PERICOLOSITA IDRAULICA EDIFICATO DISCONTINUO DIVERSI TIPI DI EDIFICATO IN AREE A DIVERSA PERICOLOSITA IDRAULICA EDIFICATO CONTINUO

27 Produzione di cartografia tematica L organizzazione di strati informativi territoriali in un ssistema GIS consente un efficiente produzione di cartografia tematica IDRAN All rights reserved 27

28 Schema funzionale di uno studio idraulico 28 PRE-processing GIS Caratterizzazione idrologica di un sito MODELLAZIONE IDRAULICA Cartografia tematica GIS POST-processing