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Realizzazione della versione v.9.0.0 del codice SPHERA (RSE S.p.A.) per inondazioni, frane e trasporto di sedimenti, con nuove validazioni e test dimostrativi supplementari per la sicurezza del bacino idroelettrico di Alpe Gera

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Realizzazione della versione v.9.0.0 del codice SPHERA (RSE S.p.A.) per inondazioni, frane e trasporto di sedimenti, con nuove validazioni e test dimostrativi supplementari per la sicurezza del bacino idroelettrico di Alpe Gera

È stata realizzata la versione del codice FOSS SPH SPHERA v.9.0.0 (RSE SpA) per inondazioni, frane e danno da allagamento delle sottostazioni elettriche.È stato redatto un “software paper” su SPHERA per la rivista “Computer Physics Communications”. Con riferimento all’inondazione da dam break della diga di Alpe Gera, è stata sviluppata e applicata una procedura per il battente idrico, filtrando i fenomeni di atomizzazione e frangimento. È stata eseguitaun’analisi di sensibilità sulle condizioni iniziali.

Le inondazioni figurano tra le principali categorie di disastri naturali per numero di morti e per danni economici e, rispetto alle altre categorie, colpiscono il più elevato numero di persone.

Per quanto attiene alle inondazioni naturali, gli impianti idroelettrici possono essere potenziali bersagli ma anche svolgere un’azione di mitigazione, laminando le piene dei corsi d’acqua. Da un altro punto di vista, gli impianti idroelettrici costituiscono essi stessi una potenziale fonte di rischio poiché possono innescare inondazioni in caso di dam break o di tracimazione per mancato funzionamento delle opere di scarico. Se si pone invece l’attenzione sulla rete elettrica, tra le principali modalità di guasto figurano gli allagamenti di stazioni e sottostazioni elettriche. Questo problema è particolarmente sentito anche dai gestori delle reti italiane che hanno evidenziato più volte la necessità di migliorare la resilienza del sistema elettrico nei riguardi del rischio inondazioni.
Tra gli strumenti numerici più avanzati dedicati alle inondazioni, la modellazione numerica SPH (“Smoothed Particle Hydrodynamics”) è un metodo CFD (di fluidodinamica computazionale) lagrangiano particolarmente adatto alla simulazione 3D di inondazioni, opere idrauliche di impianti idroelettrici, frane rapide e moto ondoso, rimozione di sedimenti da bacini idrici.

È stata realizzata la nuova versione del codice SPH SPHERA v.9.0.0 (RSE SpA), con le seguenti nuove funzionalità: schema per frane rapide e trasporto solido di fondo; schema per il danno da allagamento delle sottostazioni elettriche, considerando sia gli eventi di blackout che le componenti delle sottostazioni elettriche; migliorie agli schemi per il trasporto di corpi solidi e per il trattamento delle condizioni al contorno; realizzazione di 34 tutorial. SPHERA è sviluppato come FOSS (Free/Libre and Open-Source Software) e distribuito tramite la piattaforma GitHub. La catena modellistica di SPHERA è costituita da strumenti gratuiti, che sono stati opportunamente aggiornati.

In occasione del cinquantenario della rivista “Computer Physics Communications”, RSE è stata invitata a sottomettere un “software paper” su SPHERA, senza costi di pubblicazione. Questo invito ha permesso di sintetizzare le principali caratteristiche del codice in un unico documento di rilievo.

L’applicazione di SPHERA eseguita nel precedente periodo di ricerca ha riguardato un’inondazione 3D da dam break (diga di Alpe Gera) che interagisce con il bacino idroelettrico di Campo Moro e si propaga sui centri abitati del comune di Lanzada (Sondrio), determinando anche l’allagamento di due sottostazioni elettriche (con stima del danno associato). Nel periodo di riferimento è stata realizzata una procedura numerica per il filtraggio dei fenomeni di atomizzazione e frangimento del dominio liquido, necessaria ai fini di una più corretta stima delle serie temporali del battente idrico. Al fine di prevedere diversi scenari di esercizio, è stata inoltre eseguita un’analisi di sensibilità rispetto al valore iniziale del battente idrico nel bacino idroelettrico di Alpe Gera.

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