FLO-2D Pro 動(dòng)態(tài)洪水演進(jìn)模型介紹

時(shí)間：2022-08-23作者：北京天演融智軟件有限公司瀏覽：291

FLO-2D可以根據(jù)城市的細(xì)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(xué)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(jìn)模型，可以解決任何不同的洪水問(wèn)題：

河流漫灘泛濫

流域降雨徑流

城市洪水的街道流、水流阻塞和蓄水損失

陸上海嘯/颶風(fēng)潮

暴雨排水建模

泥石流

無(wú)壓沖積扇流

地表與地下水相互作用

大壩和堤壩決口

尾礦壩潰壩與體積預(yù)測(cè)

洪水保險(xiǎn)研究

 

主要功能

求解算法

該模型采用全動(dòng)態(tài)波動(dòng)動(dòng)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(yù)測(cè)洪水波過(guò)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(diǎn)、等高線圖或測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)表示。網(wǎng)格元素的標(biāo)高是從DTM點(diǎn)的插值中分配的。一個(gè)稱為網(wǎng)格開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（GDS）的預(yù)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(méi)有限制。

 

背景圖片

航拍圖像可以導(dǎo)入GDS作為背景，以輔助圖形編輯。GDS需要一個(gè)世界文件來(lái)讀取圖像。

 

體積守恒，路徑算法的穩(wěn)定性和時(shí)間步長(zhǎng)

準(zhǔn)確的洪水演算的關(guān)鍵是體積守恒。FLO-2D可以跟蹤和報(bào)告體積守恒。數(shù)值穩(wěn)定性與體積守恒有關(guān)，當(dāng)模型保持體積時(shí)，模型運(yùn)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(lái)確定是遞增還是遞減計(jì)算時(shí)間步數(shù)。

 

流入過(guò)程線或降雨

流過(guò)程線可以分配給信道或洪泛區(qū)節(jié)點(diǎn)。流入節(jié)點(diǎn)的數(shù)量沒(méi)有限制。任何ASCII數(shù)據(jù)格式過(guò)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(méi)的水面上。

 

使用NEXRAD數(shù)據(jù)復(fù)制歷史降雨事件

可以使用NEXRAD降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行模型校準(zhǔn)。使用GDS將NEXRAD ASCII網(wǎng)格降雨數(shù)據(jù)插值到網(wǎng)格元素。生成一個(gè)RAINCELL.DAT文件，使每個(gè)網(wǎng)格元素在NEXRAD記錄的間隔（通常為5或15分鐘）內(nèi)不同的降雨數(shù)據(jù)。然后用時(shí)空變化的降雨量模擬歷史降雨事件。將NEXRAD數(shù)據(jù)調(diào)整到雨量計(jì)對(duì)于編制降雨數(shù)據(jù)是必要的。

 

入滲蒸發(fā)損失

使用Green-Ampt、曲線或霍頓方法可計(jì)算河道或漫灘空間變化的入滲。結(jié)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(jì)算地表水蒸發(fā)量。

 

河道流量以及河道和漫灘流量交換

采用矩形、梯形或?qū)崪y(cè)截面模擬一維明渠水流。在八個(gè)方向（4個(gè)羅盤(pán)方向和4個(gè)對(duì)角線方向）模擬無(wú)限制的漫灘水流。漫灘水流或渠道回流模擬每一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)。對(duì)于詳細(xì)的模擬，通道可以大于網(wǎng)格元素。支流流入是無(wú)限的。GDS可以轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)

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(diǎn)的構(gòu)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(dòng)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(jìn)出口控制。

 

雨水排水系統(tǒng)

有一個(gè)完全集成的地表水和暴雨排水系統(tǒng)。暴風(fēng)雨排水組件可以包含無(wú)限的管道系統(tǒng)，進(jìn)、排水口和井蓋。入口控制模擬五風(fēng)暴排水進(jìn)口類型。井蓋可以彈出?；诠艿缐毫εc地表水高程的比較，通過(guò)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(mén)。

 

堤防和堤壩潰決

可以通過(guò)*網(wǎng)格單元邊界上的波峰高程來(lái)模擬堤壩、道路堤壩和水壩。有幾個(gè)堤防失敗的選項(xiàng)，包括一個(gè)全面的違反侵蝕模型與九個(gè)輸沙方程的選擇。堤防決口可以啟動(dòng)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(gè)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(gè)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(chǔ)存進(jìn)行模擬?？勺兩疃裙钪担═OL）可以被分配到容納其他屋頂存儲(chǔ)。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(gè)正面的屋頂頭，使水流被添加到地表水，而洪水仍會(huì)在建筑物周圍。

 

低沖擊開(kāi)發(fā)模式

現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)發(fā)的集蓄蓄洪可以用空間可變?nèi)莶钌疃龋═OL）值來(lái)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?dāng)嗑€，洼地，和現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)。在給定的網(wǎng)絡(luò)元素中，公差值可以表示復(fù)合低沖擊發(fā)展（LID）技術(shù)。不同的網(wǎng)格元素可能代表不同的LID技術(shù)。

 

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(jìn)入溝渠，小分流河道就越擴(kuò)張。這種分流提高了沖積扇推進(jìn)洪水的時(shí)間。

 

泥石流

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

 

沉積物運(yùn)移

使用11個(gè)可用方程中的一個(gè)計(jì)算河道和地表水流的沉積物運(yùn)移。泥沙體積在網(wǎng)格單元基礎(chǔ)上守恒。沖刷和沉積在河道橫截面上分布不均勻?？梢酝ㄟ^(guò)粒度分?jǐn)?shù)和粗化來(lái)模擬沉積物運(yùn)移。

 

地下水與地表水交換

FLO-2D運(yùn)行時(shí)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(gè)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(shí)，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(zhǔn)，該模型洪水演算就是有效的。

 

模型輸出、結(jié)果和映射

文本輸出被寫(xiě)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(zāi)害圖。洪災(zāi)損失可以進(jìn)行評(píng)估，F(xiàn)LO-2D輸出可以以一個(gè)洪水動(dòng)畫(huà)來(lái)查看。MAPPER可以自動(dòng)生成形狀文件并自動(dòng)導(dǎo)入到ArcGIS中。DFRIM工具可用于FEMA FIS研究。使用HDF5和NetCDF二進(jìn)制格式可以將結(jié)果寫(xiě)入TIMDEP輸出文件中。根據(jù)ITIMTEP變量*的值，F(xiàn)LO-2D Pro以不同的格式編寫(xiě)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(xiàng)0，1，2，3或4輸出時(shí)間步長(zhǎng)TIMTEP必須*。TIMDEP文件中打印的輸出變量數(shù)量也得到了擴(kuò)展。

 

系統(tǒng)要求

Window 7或較高版本以及64位系統(tǒng)。

 

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