FLO-2D Pro 動態(tài)洪水演進模型

時間：2020-12-16

作者：北京天演融智軟件有限公司

FLO-2D可以根據(jù)城市的細節(jié)特征、河漫灘界面、輸沙、雨水管組件、泥石流和地下水模擬的完整的洪水演算水文力學模型。

FLO-2D可以模擬河流、沖積扇、城市和海岸洪水的洪水演進模型，可以解決任何不同的洪水問題：

? 河漫灘泛濫

? 流域降雨徑流

? 城市洪水的街道流、水流阻塞和儲存損失

? 陸上海嘯/颶風潮

? 暴雨水溝建模

? 泥石流

? 無壓沖積扇流

? 地表與地下水相互作用

? 堤壩潰決

? 尾礦壩潰壩與體積預測

? 洪水保險研究

洪水模擬組件

FLO-2D是一個水文和水力混合模型，因此不需要單獨進行降雨/徑流和洪水演算。Corps批準模型的名單上有FLO-2D。

主要功能

求解算法

該模型采用全動態(tài)波動動量方程和八種可能流向的中心在限差分路徑選擇方案，在正方形網(wǎng)格單元系統(tǒng)中預測洪水波過程。

創(chuàng)建網(wǎng)格系統(tǒng)

FLO-2D需要兩組數(shù)據(jù)：地形和水文數(shù)據(jù)。地形可以用數(shù)字地形模型（DTM）點、等高線圖或測量數(shù)據(jù)來表示。網(wǎng)格元素的標高是從DTM點的插值中分配的。一個稱為網(wǎng)格開發(fā)系統(tǒng)（GDS）的預處理器程序生成網(wǎng)格系統(tǒng)并分配高程。典型的網(wǎng)格元素大小范圍從10英尺（3米）到500英尺（150米），正方形網(wǎng)格元素的數(shù)量沒有限制。

背景圖片

航拍圖像可以導入GDS作為背景，以輔助圖形編輯。GDS需要一個世界文件來讀取圖像。

體積守恒，路徑算法的穩(wěn)定性和時間

準確的洪水演算的關鍵是體積守恒。FLO-2D可以跟蹤和報告體積守恒。數(shù)值穩(wěn)定性與體積守恒有關，當模型保持體積時，模型運行得較快。根據(jù)灘地、河道和街道流的數(shù)值穩(wěn)定性條件

來確定是遞增還是遞減計算時間步數(shù)。

流過程線或降雨

流過程線可以分配給信道或洪泛區(qū)節(jié)點。流入節(jié)點的數(shù)量沒有限制。任何ASCII數(shù)據(jù)格式過程線都可以用作輸入。FLO-2D也可以作為降雨徑流模型，降雨可以發(fā)生在被洪水淹沒的水面上。

新一代天氣雷達數(shù)據(jù)復制歷史降雨事件

與新一代天氣雷達降雨數(shù)據(jù)進行模型校準。使用GDS,新一代天氣雷達ASCII網(wǎng)格降水數(shù)據(jù)可以插值到網(wǎng)格元素中。生成一個RAINCELL.DAT文件，每個網(wǎng)格單元不同的降雨數(shù)據(jù)在新一代天氣雷達記錄間隔（通常為5或15分鐘）。一個歷史降雨事件可以根據(jù)降雨的變化在空間和時間上進行模擬。將新一代天氣雷達數(shù)據(jù)調(diào)整到降雨計量是必要的，以便降雨數(shù)據(jù)的編譯。

入滲蒸發(fā)損失

使用Green-Ampt、曲線或霍頓方法可計算河道或漫灘空間變化的入滲。結合Green-Ampt和SCS方法能將降雨損失曲線數(shù)變成傳輸損耗模型。漫灘水流和河道水流均可計算地表水蒸發(fā)量。

河道流量與河道及漫灘流量交換

采用矩形、梯形或實測截面模擬一維明渠水流。在八個方向（4個羅盤方向和4個對角線方向）模擬無限制的漫灘水流。漫灘水流或渠道回流模擬每一個時間步長。對于詳細的模擬，通道可以大于網(wǎng)格元素。支流流入是無限的。GDS可以轉換HECRAS截面到數(shù)據(jù)為FLO-2D文件格式。

街道流量

街道被模擬成帶約束的矩形淺槽。街道可以與漫灘相交并交換水流。

水力結構

水工建筑物可以代表橋梁、涵洞、溢流堰或其他液壓控制特點的構造物。由用戶*的額定流量曲線或分配給任一河道或漫灘元素表模擬水工建筑物。反向流動是可能的。涵洞流可以發(fā)生在不相鄰的網(wǎng)格元素之間。廣義涵道方程適用于進出口控制。

雨水排水系統(tǒng)

有一個完全集成的地表水和暴雨排水系統(tǒng)。暴風雨排水組件可以包含無限的管道系統(tǒng)，進、排水口和井蓋。入口控制模擬五風暴排水進口類型。井蓋可以彈出?；诠艿缐毫εc地表水高程的比較，通過入口或接線盒與人孔流出。有各種類型的排水口，這可能包括水下排污口和翻板閘門。

堤防和潰壩失敗

可以通過*網(wǎng)格單元邊界上的波峰高程來模擬堤壩、道路堤壩和水壩。有幾個堤防失敗的選項，包括一個全面的違反侵蝕模型與九個輸沙方程的選擇。堤防決口可以啟動脆弱性曲線。

建筑物和水流障礙物

可以模擬建筑物或功能造成的漫灘損失。部分或整個元素可以從潛在的洪水中移除。網(wǎng)格單元流交換可以在八個流向中部分或完全阻塞。

屋面徑流

從屋頂徑流的降雨可以與降雨管入口控制和防浪墻儲存進行模擬。可變深度公差值（TOL）可以被分配到容納其他屋頂存儲。根據(jù)屋面坡度，將屋面雨水徑流加到建筑物周圍的地表。一個正面的屋頂頭，使水流被添加到地表水，而洪水仍會在建筑物周圍。

低沖擊開發(fā)模式

現(xiàn)場開發(fā)的集蓄蓄洪可以用空間可變?nèi)莶钌疃龋?/span>TOL）值來模擬。這可能包括生物滯留、綠色屋頂、雨水花園、透水路面、排水斷線，洼地，和現(xiàn)場存儲。在給定的網(wǎng)絡元素中，公差值可以表示復合低沖擊發(fā)展（LID）技術。不同的網(wǎng)格元素可能代表不同的LID技術。

分流河道流量

坡面流可以代替單流程模擬小溪流和溝渠。越多的水流進入溝渠，小分流河道就越擴張。這種分流提高了沖積扇推進洪水的時間。

泥石流

FLO-2D使用二次流變模型模擬Mudflow，包括粘性應力、屈服應力、湍流和彌散應力項作為含沙量的函數(shù)。粘性泥石流可能停止流動，反之，泥石流可以稀釋流入。

土砂流送

泥沙運移使用十一個可用方程中的一個來計算河道和坡面流。泥沙量在網(wǎng)格單元基礎上守恒，河道斷面上的沖刷和淤積不均勻分布，可模擬沉積物粒度粗化的路徑。

地下水與地表水交換

FLO-2D運行時可鏈接U***地下水MODFLOW模型。地下水和地表水交換可以發(fā)生在兩個方向。

Froude數(shù)限制

限制的Froude數(shù)可以分配給河道、街道和漫灘網(wǎng)格元素。在特定網(wǎng)格元素中**出限制Froude數(shù)時，該模型將增加粗糙度值以抑制數(shù)值振蕩。合理的Froude數(shù)n值校準，該模型洪水演算就是有效的。

模型輸出、結果和繪圖

文本輸出被寫入ASCII文件。后處理器MAPPER程序創(chuàng)建陰影輪廓、線輪廓或網(wǎng)格單元流深度圖和災害圖。洪災損失可以進行評估，FLO-2D輸出可以以一個洪水動畫來查看。MAPPER可以自動生成形狀文件并自動導入到ArcGIS中。DFRIM工具可用于FEMA FIS研究。使用HDF5和NetCDF二進制格式可以將結果寫入TIMDEP輸出文件中。根據(jù)ITIMTEP變量*的值，FLO-2D Pro以不同的格式編寫TIMDEP輸出文件。

0: NO TIMDEP.OUT RESULTS
1: ONLY TIMDEP.OUT IS WRITTEN
2: TIMDEP.OUT and HDF5 ARE WRITTEN
3: TIMDEP.OUT and NETCDF4 FILES ARE WRITTEN
4: ALL OUTPUT FILES ARE WRITTEN

選項0，1，2，3或4輸出時間步長TIMTEP必須*。TIMDEP文件打印輸出變量的數(shù)量也會擴大。

系統(tǒng)要求

Window 7或較高版本以及64位系統(tǒng)。

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詞條
詞條說明
TOUGH 系列建模軟件
TOUGH3TOUGH3 V1.0使得在PC機上使用單一代碼對裂隙多孔介質中非等溫多相流動進行預測建模的模擬成為可能。憑借其改進的功能、可用性和輸出選項，TOUGH3 是一種較強大、較高效的工具，用于解決與地下流動建模相關的各種科學和實際應用中的困難和計算要求高的問題。?注意：可執(zhí)行文件版本可用于Windows系統(tǒng)。Mac 或 Linux系統(tǒng)，請使用源代碼版本并編譯代碼。?TO
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