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Rapporto RSE 16001839

Applicazione al caso del Vajont del modello Sphera per la simulazione di movimenti franosi

Sviluppo e implementazione nel codice SPHERA di un modello reologico semplificato per la simulazione di frane che considera l’acqua e il corpo frana come fluidi debolmente comprimibili. Il modello è poi stato applicato per la simulazione della frana del Vajont.

Il disastro del Vajont, avvenuto il 9 ottobre 1963, è stato provocato da una enorme frana caduta nel serbatoio idroelettrico del comune di Erto. Tale frana ha generato un’onda che, dopo aver risalito la parte opposta della valle fino all’altezza di circa 200 m al di sopra del coronamento, ha tracimato la digadel Vajont spazzando via il paese di Longarone e i paesi sottostanti, provocando circa 2000 vittime.

Prima del catastrofico evento erano stati effettuati alcuni esperimenti al Centro Ricerche di Nove (Treviso, Italia), realizzando un modello fisico 3D dell’invaso del Vajont, ma, a causa delle incertezze coinvolte sui complessi meccanismi fisici (volume della frana e sua cinematica), l’energia dell’onda generata fu sottostimata.

La modellazione SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics), basata su un metodo di fluidodinamica computazionale lagrangiano cioè privo di griglia di calcolo (mesh-less), si dimostra particolarmenteadatta alla rappresentazione di flussi inerziali, a superficie libera o multi-fase, come quelli che caratterizzano la propagazione di inondazioni, con trasporto di strutture solide e materiale granulare (e.g. crolli in dighe in terra, trasporto di sedimenti, frane rapide), o le opere idrauliche di impianti idroelettrici.
 
L’attività svolta nel periodo di riferimento e descritta in questo rapporto ha riguardato la messa a punto e l’esecuzione di una procedura di modellazione SPH allo scopo di simulare l’evento citato, e si è sviluppata in più fasi successive:

• studio di una metodologia per il “pre-processing” che permetta di riprodurre la complessità geometrica nel modello 3D da fornire al codice;
• sviluppo e implementazione di un modello reologico non-Newtoniano che simula la dinamica della frana;
• analisi di sensibilità su alcuni parametri e validazione con le informazioni derivanti dalle campagne di misura effettuate dopo l’evento;
• applicazione a scala reale all’evento del Vajont simulando la frana stessa e lo tsunami indotto.

La ricerca, oltre alla valutazione del tempo di caduta della frana e della valutazione del profilo di massima risalita dell’onda sul versante opposto, è stata finalizzata all’utilizzo di uno strumento numerico che potesse fornire una interpretazione teorica dell’importanza relativa fra i differenti meccanismi fisiciche hanno contribuito alla catastrofe.

I risultati ottenuti confermano che questo modello può essere utilizzato come strumento di investigazione per applicazioni ad una varietà di importanti e attuali problemi ingegneristici relativi adaspetti di sicurezza nella gestione di bacini idroelettrici.

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