Particle tracking per la stima della velocità superficiale di un’onda di dam break = Particle tracking for surface velocity evaluation of a dam break wave

Valutazione delLa valutazione delle aree vulnerabili a valle dei piccoli invasi è un problema difficile da affrontare poiché al fine di valutare il Rischio associato a tali dighe è necessario conoscere le aree interessate, il danno potenziale degli elementi esposti al rischio e la relativa vulnerabilità, l’intensità dell’evento. Lo studio rigoroso dell’onda di piena conseguente il crollo di uno sbarramento però può essere condotto soltanto risolvendo numericamente il sistema di equazioni di un modello dinamico: i differenti metodi numerici presenti in letteratura non possono prescindere dalla definizione delle condizioni iniziali e delle condizioni al contorno. È quindi necessario ottenere una descrizione quantitativa diffusa e non puntuale del fenomeno. Ed è proprio in questa direzione che si orienta il progetto RISBA (metodi speditivi per la mappatura delle aree vulnerabili per onde dovute a rottura di sbarramenti, Poggi D., Cordero S., Dieudonné S., 2015), per la cui compilazione occorre conoscere i campi di altezze e velocità dell’onda. La tesi cerca di ottenere un metodo diretto per farlo poiché in letteratura questo risultato si ottiene solamente per via indiretta come prodotto di battente e tirante. La tesi si concentra sull’indagine sperimentale del campo di velocità superficiale di un fluido generato dalla simulazione di un crollo di uno sbarramento tramite un modello fisico di laboratorio che garantisce all’onda carattere tridimensionale, tipico dei piccoli invasi artificiali in zona pedemontana. Il modello è costituito da un serbatoio di monte largo 1.50 m e lungo sempre 1.50 m che può essere riempito fino a 0.40 m dal fondo, una vasca di valle larga 3.00 m e lunga 4.00 m ed una breccia di forma rettangolare larga 0.03 m. Il flusso viene inseminato con delle particelle traccianti galleggianti dal diametro di circa 5 mm. I dati sono acquisiti tramite una fotocamera reflex Nikon posta ad una quota di 2.80 m dal piano della vasca e genera immagini RGB 24 bit con risoluzione 1920x1080 con una frequenza di 60 Hz. I dati sono stati elaborati tramite l’utilizzo del software MATLAB e due sue applicativi: PIVlab e PTVlab. Questi software suddividono le immagini in finestre più piccole, chiamate finestre di interrogazione e le processa con algoritmi di autocorrelazione o cross-correlazione. In questo modo è possibile individuare le particelle e la distanza percorsa tra due frame consecutivi e, conoscendo l’intervallo di tempo che intercorre tra i due scatti, ottenere il campo di velocità. Infine, è presente un’analisi critica dei risultati ottenuti con i due software valutandone i pro e i contro. l'onda di dam break dovuta al collasso di dighe