HY-STONE

HY-STONE è un codice di calcolo che permette di simulare il moto di blocchi rocciosi non interagenti in un sistema di riferimento tridimensionale, utilizzando un modello digitale del terreno (DTM) per descrivere la topografia del versante.
Il codice HY-STONE utilizza un algoritmo di tipo ibrido in grado di simulare in modo cinematico il moto parabolico ed in modo dinamico i processi di rotolamento ed impatto.
La perdita di energia ad impatti successivi è descritta tramite coefficienti di restituzione (normale e tangenziale, en ed et), mentre la perdita di energia per rotolamento è descritta tramite un coefficiente di attrito dinamico al rotolamento (at).
Il blocco è descritto da una forma geometrica solida (sfera, disco o cilindro) dotata di un certo volume ed una certa massa. Il modello è quindi in grado di simulare il moto di rotazione (Crosta et al., 2004).
Per incorporare nel modello l’incertezza dei parametri e la loro variabilità spazio-temporale è possibile effettuare simulazioni di tipo stocastico, lanciando più blocchi da ogni area sorgente e variando alcuni parametri secondo una certa distribuzione di probabilità all’interno di una certo range stocastico. Tali simulazioni consentono di:

• introdurre la variabilità naturale dei parametri;
• verificare la dispersione delle traiettorie e dei punti di arresto a partire da un’unica sorgente;
• ottenere distribuzioni rappresentative per le diverse variabili di maggior interesse per il modello (altezza, velocità, energia, etc.).

Il codice consente inoltre, ove ritenuto necessario, la simulazione della presenza della vegetazione, di opere di difesa, dei processi di frammentazione dei blocchi.

I risultati della simulazione sono prodotti parte in formato raster e parte in formato vettoriale. Questi dati sono elaborati e visualizzati tramite l’utilizzo di GIS.
Gli output di tipo raster sono: numero di massi transitati per ogni cella; numero di massi transitati per ogni cella pesati per la probabilità di innesco; numero di massi arrestati per ogni cella; velocità traslazionale e rotazionale (minima, media e massima) dei massi transitati per ogni cella; altezze (minima, media e massima) delle traiettorie transitate per ogni cella; energia cinetica traslazionale e rotazionale (minima, media e massima) dei massi transitati per ogni cella.
Gli output di tipo vettoriale sono: dati istantanei del moto; traiettorie tridimensionali; punti di partenza e di arresto delle traiettorie.

Riferimenti
Agliardi, F., and Crosta, G.: High resolution three-dimensional numerical modelling of rockfalls. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 40, 455–471, 2003.
Crosta, G.B., and Agliardi, F.: A methodology for physically-based rockfall hazard assessment. Natural Hazards and Earth System Sciences, 3, 407-422, 2003.
Crosta, G.B., Agliardi, F., Frattini, P., and Imposimato, S.: A three-dimensional hybrid numerical model for rockfall simulation. Geophysical Research Abstracts, 6, 04502, 2004.
Frattini, P., Crosta, G., Carrara, A., and Agliardi, F.: Assessment of rockfall susceptibility by integrating statistical and physically-based approaches. Geomorphology, 94, 419-437, 2008.