La costruzione del dominio computazionale è una delle fasi più importanti prope‐ deutiche allʹapplicazione di modelli numerici idrodinamici bidimensionali finalizzata alla map‐ patura delle aree inondabili. Diversi studi di letteratura mostrano la significativa influenza eser‐ citata dalla tipologia della griglia di calcolo sui risultati del calcolo idraulico, specificatamente tiranti, velocità e portate. Tale aspetto acquisisce ulteriore importanza nella modellistica di ge‐ nerazione e propagazione delle piene a scala di bacino finalizzata alla valutazione locale della pericolosità idraulica. Esistono studi di letteratura che suggeriscono approcci ottimali al pro‐ blema. Essi sono in genere basati su elaborazioni successive, in base alle quali determinare la griglia di calcolo più idonea a seguito di diverse simulazioni del modello idrodinamico. Di con‐ seguenza, la generazione del dominio computazionale ottimale è un’operazione a posteriori ri‐ spetto alla simulazione numerica. In questa memoria, si intende affrontare il problema sin qui accennato secondo un approccio completamente diverso. In particolare, questo studio propone una procedura finalizzata alla generazione di una griglia di calcolo basata su valutazioni a priori rispetto alla simulazione numerica. Più nello specifico, il processo di generazione della griglia computazionale è struttu‐ rato in accordo a particolari peculiarità dei bacini naturali ovvero alle loro scale spaziali che rappresentano delle dimensioni caratteristiche capaci di interpretare correttamente l’andamento locale della topografia. Inoltre, questo studio propone la localizzazione delle scale caratteristi‐ che nel bacino in modo da creare delle griglie di calcolo aventi una risoluzione di base con dei raffinamenti localizzati. L’utilizzo di scale caratteristiche nella ricostruzione delle superfici nei bacini naturali mira a preservare le caratteristiche del bacino quali pendenze e/o singolarità nelle quote. Tali scale ca‐ ratteristiche (spaziali) possono essere definite grazie allʹanalisi spettrale, come lʹanalisi di Fou‐ rier bidimensionale da applicare ad un modello di elevazione digitale (Digital Elevation Model ‐ DEM) ad alta risoluzione al fine di identificare le lunghezze dʹonda significative. Le simulazioni del ruscellamento superficiale a scala di bacino hanno mostrato che l’applicazione del metodo spettrale per la costruzione di una griglia a priori porta la creazione di una griglia di calcolo in grado di abbattere i tempi di calcolo di circa il 97% commettendo errori trascurabili sulle aree allagabili del bacino in esame.

Un nuovo approccio basato sull'analisi spettrale per la generazione a priori di una griglia di calcolo accurata nella modellistica idrodinamica 2D a scala di bacino.

Ferraro D.;Costanzo C.;COSTABILE P.;Macchione F
2019

Abstract

La costruzione del dominio computazionale è una delle fasi più importanti prope‐ deutiche allʹapplicazione di modelli numerici idrodinamici bidimensionali finalizzata alla map‐ patura delle aree inondabili. Diversi studi di letteratura mostrano la significativa influenza eser‐ citata dalla tipologia della griglia di calcolo sui risultati del calcolo idraulico, specificatamente tiranti, velocità e portate. Tale aspetto acquisisce ulteriore importanza nella modellistica di ge‐ nerazione e propagazione delle piene a scala di bacino finalizzata alla valutazione locale della pericolosità idraulica. Esistono studi di letteratura che suggeriscono approcci ottimali al pro‐ blema. Essi sono in genere basati su elaborazioni successive, in base alle quali determinare la griglia di calcolo più idonea a seguito di diverse simulazioni del modello idrodinamico. Di con‐ seguenza, la generazione del dominio computazionale ottimale è un’operazione a posteriori ri‐ spetto alla simulazione numerica. In questa memoria, si intende affrontare il problema sin qui accennato secondo un approccio completamente diverso. In particolare, questo studio propone una procedura finalizzata alla generazione di una griglia di calcolo basata su valutazioni a priori rispetto alla simulazione numerica. Più nello specifico, il processo di generazione della griglia computazionale è struttu‐ rato in accordo a particolari peculiarità dei bacini naturali ovvero alle loro scale spaziali che rappresentano delle dimensioni caratteristiche capaci di interpretare correttamente l’andamento locale della topografia. Inoltre, questo studio propone la localizzazione delle scale caratteristi‐ che nel bacino in modo da creare delle griglie di calcolo aventi una risoluzione di base con dei raffinamenti localizzati. L’utilizzo di scale caratteristiche nella ricostruzione delle superfici nei bacini naturali mira a preservare le caratteristiche del bacino quali pendenze e/o singolarità nelle quote. Tali scale ca‐ ratteristiche (spaziali) possono essere definite grazie allʹanalisi spettrale, come lʹanalisi di Fou‐ rier bidimensionale da applicare ad un modello di elevazione digitale (Digital Elevation Model ‐ DEM) ad alta risoluzione al fine di identificare le lunghezze dʹonda significative. Le simulazioni del ruscellamento superficiale a scala di bacino hanno mostrato che l’applicazione del metodo spettrale per la costruzione di una griglia a priori porta la creazione di una griglia di calcolo in grado di abbattere i tempi di calcolo di circa il 97% commettendo errori trascurabili sulle aree allagabili del bacino in esame.
File in questo prodotto:
Non ci sono file associati a questo prodotto.

I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/20.500.11770/296987
 Attenzione

Attenzione! I dati visualizzati non sono stati sottoposti a validazione da parte dell'ateneo

Citazioni
  • ???jsp.display-item.citation.pmc??? ND
  • Scopus ND
  • ???jsp.display-item.citation.isi??? ND
social impact