Validating an Eulerian scheme to model the transport of wood concentration in a free surface flow

In the recent years, to further assess flood hazard, flood models have been constantly improved to integrate the effects related to the presence of wood debris in the flow, which in most numerical codes is neglected. The purpose of this thesis work is to calibrate and improve an existing numerical model in which wood transport during high flow events is treated as an advective-diffusive phenomenon, in order to integrate, in the future, the effect of wood debris in flood risk analysis. The thesis will begin introducing the problems related to wood transport and the reasons why a more complete model would be of great importance for flood risk analyses. Afterwards, the state of art and the implemented numerical code will be described, with particular attention to the parameters and equations related to the wood transport. A description of the test cases and of the related experimental measurements will then be exposed. Finally, the results of the simulations will be shown: the first part will consist of hydraulic simulations whose objective is to represent as closely as possible the experimental flow measures and then the second part will be related to the implementation and improvement of the wood transport equations in the flow.

Validazione di un modello numerico Euleriano per il trasporto in correnti a pelo libero della concentrazione di legname. Negli ultimi anni, per valutare ulteriormente il rischio alluvionale, i modelli di piena sono stati costantemente migliorati per integrare gli effetti legati alla presenza di detriti legnosi nel flusso, che nella maggior parte dei codici numerici vengono trascurati. Lo scopo di questo lavoro di tesi è quello di calibrare e migliorare un modello numerico esistente in cui il trasporto del legno durante eventi di piena è trattato come un fenomeno convettivo-diffusivo, al fine di integrare, in futuro, l'effetto dei detriti di legno nell'analisi del rischio di alluvione . La tesi inizia con un introduzione sulle problematiche legate al trasporto del legno e le ragioni per cui un modello più completo sarebbe di grande importanza per le analisi del rischio di alluvione. Successivamente, verrà descritto lo stato dell'arte e il codice numerico implementato, con particolare attenzione ai parametri e alle equazioni relative al trasporto del legno. Sarà quindi esposta una descrizione di test e delle relative misurazioni sperimentali. Infine verranno mostrati i risultati delle simulazioni: la prima parte riguarda le simulazioni idrauliche il cui obiettivo è quello di rappresentare il più fedelmente possibile le misure sperimentali effettuate e poi la seconda parte sarà relativa all'implementazione e al miglioramento delle equazioni di trasporto del legno nel flusso.