Flo-2D——二维洪水灾害模拟软件

Flo-2D为二维洪水与土石流数值模拟套装软件,可用来模拟洪水灾害,适用于都市淹水、洪水平原管理、工程风险设计、不规则形状河道水理演算、桥梁涵洞水利演算,可以处理都市水文,泥石流。

FLO-2D可以根据城市的细节特征、河漫滩界面、输沙、雨水管组件、泥石流和地下水模拟的完整的洪水演算水文力学模型。

FLO-2D可以模拟河流、冲积扇、城市和海岸洪水的洪水演进模型,可以解决任何不同的洪水问题:

河漫滩泛滥

流域降雨径流

城市洪水的街道流、水流阻塞和储存损失

陆上海啸/飓风潮

暴雨水沟建模

泥石流

无压冲积扇流

地表与地下水相互作用

堤坝溃决

尾矿坝溃坝与体积预测

洪水保险研究


3bb3815ae159a37435fcbb3297721c0c_Flo2D_HomePageImage.jpg



洪水模拟组件

HYDROLOGY

URBAN FEATURES

Spatially Variable Rainfall

Complete Storm Drain System

Infiltration – Impervious Surfaces

Building * Walls / Obstruction * Collapse

Building Roof Runoff

Low Impact Development

OVERLAND COMPONENTS

CHANNEL ROUTING

Spatially Variable Roughness

Rectangular * Trapezoidal * Variable Geometry Cross Sections

Froude Number Roughness Adjustment

Hydraulic Structures /- Bridges * Culverts * Weirs * Pumps

Rill and Gully Flow

Levees and Levee Breach

Dam and Levee Breach

Sediment Transport

Mud Flows

FLO-2D是一个水文和水力混合模型,因此不需要单独进行降雨/径流和洪水演算。Corps批准模型的名单上有FLO-2D


主要功能

求解算法

该模型采用全动态波动动量方程和八种可能流向的中心在限差分路径选择方案,在正方形网格单元系统中预测洪水波过程。


创建网格系统

FLO-2D需要两组数据:地形和水文数据。地形可以用数字地形模型(DTM)点、等高线图或测量数据来表示。网格元素的标高是从DTM点的插值中分配的。一个称为网格开发系统(GDS)的预处理器程序生成网格系统并分配高程。典型的网格元素大小范围从10英尺(3米)到500英尺(150米),正方形网格元素的数量没有限制。


背景图片

航拍图像可以导入GDS作为背景,以辅助图形编辑。GDS需要一个世界文件来读取图像。


体积守恒,路径算法的稳定性和时间

准确的洪水演算的关键是体积守恒。FLO-2D可以跟踪和报告体积守恒。数值稳定性与体积守恒有关,当模型保持体积时,模型运行得更快。根据滩地、河道和街道流的数值稳定性条件

来确定是递增还是递减计算时间步数。


流过程线或降雨

流过程线可以分配给信道或洪泛区节点。流入节点的数量没有限制。任何ASCII数据格式过程线都可以用作输入。FLO-2D也可以作为降雨径流模型,降雨可以发生在被洪水淹没的水面上。


新一代天气雷达数据复制历史降雨事件

与新一代天气雷达降雨数据进行模型校准。使用GDS,新一代天气雷达ASCII网格降水数据可以插值到网格元素中。生成一个RAINCELL.DAT文件,每个网格单元不同的降雨数据在新一代天气雷达记录间隔(通常为515分钟)。一个历史降雨事件可以根据降雨的变化在空间和时间上进行模拟。将新一代天气雷达数据调整到降雨计量是必要的,以便降雨数据的编译。


入渗蒸发损失

使用Green-Ampt、曲线或霍顿方法可计算河道或漫滩空间变化的入渗。结合Green-AmptSCS方法能将降雨损失曲线数变成传输损耗模型。漫滩水流和河道水流均可计算地表水蒸发量。


河道流量与河道及漫滩流量交换

采用矩形、梯形或实测截面模拟一维明渠水流。在八个方向(4个罗盘方向和4个对角线方向)模拟无限制的漫滩水流。漫滩水流或渠道回流模拟每一个时间步长。对于详细的模拟,通道可以大于网格元素。支流流入是无限的。GDS可以转换HECRAS截面到数据为FLO-2D文件格式。


街道流量

街道被模拟成带约束的矩形浅槽。街道可以与漫滩相交并交换水流。


水力结构

水工建筑物可以代表桥梁、涵洞、溢流堰或其他液压控制特点的构造物。由用户指定的额定流量曲线或分配给任一河道或漫滩元素表模拟水工建筑物。反向流动是可能的。涵洞流可以发生在不相邻的网格元素之间。广义涵道方程适用于进出口控制。


雨水排水系统

有一个完全集成的地表水和暴雨排水系统。暴风雨排水组件可以包含无限的管道系统,进、排水口和井盖。入口控制模拟五风暴排水进口类型。井盖可以弹出。基于管道压力与地表水高程的比较,通过入口或接线盒与人孔流出。有各种类型的排水口,这可能包括水下排污口和翻板闸门。


堤防和溃坝失败

可以通过指定网格单元边界上的波峰高程来模拟堤坝、道路堤坝和水坝。有几个堤防失败的选项,包括一个全面的违反侵蚀模型与九个输沙方程的选择。堤防决口可以启动脆弱性曲线。


建筑物和水流障碍物

可以模拟建筑物或功能造成的漫滩损失。部分或整个元素可以从潜在的洪水中移除。网格单元流交换可以在八个流向中部分或完全阻塞。


屋面径流

从屋顶径流的降雨可以与降雨管入口控制和防浪墙储存进行模拟。可变深度公差值(TOL)可以被分配到容纳其他屋顶存储。根据屋面坡度,将屋面雨水径流加到建筑物周围的地表。一个正面的屋顶头,使水流被添加到地表水,而洪水仍会在建筑物周围。


低冲击开发模式

现场开发的集蓄蓄洪可以用空间可变容差深度(TOL)值来模拟。这可能包括生物滞留、绿色屋顶、雨水花园、透水路面、排水断线,洼地,和现场存储。在给定的网络元素中,公差值可以表示复合低冲击发展(LID)技术。不同的网格元素可能代表不同的LID技术。


分流河道流量

坡面流可以代替单流程模拟小溪流和沟渠。越多的水流进入沟渠,小分流河道就越扩张。这种分流提高了冲积扇推进洪水的时间。


泥石流

FLO-2D使用二次流变模型模拟Mudflow,包括粘性应力、屈服应力、湍流和弥散应力项作为含沙量的函数。粘性泥石流可能停止流动,反之,泥石流可以稀释流入。


土砂流送

泥沙运移使用十一个可用方程中的一个来计算河道和坡面流。泥沙量在网格单元基础上守恒,河道断面上的冲刷和淤积不均匀分布,可模拟沉积物粒度粗化的路径。


地下水与地表水交换

FLO-2D运行时可链接USGS地下水MODFLOW模型。地下水和地表水交换可以发生在两个方向。


Froude数限制

限制的Froude数可以分配给河道、街道和漫滩网格元素。在特定网格元素中超出限制Froude数时,该模型将增加粗糙度值以抑制数值振荡。合理的Frouden值校准,该模型洪水演算就是有效的。


模型输出、结果和绘图

文本输出被写入ASCII文件。后处理器MAPPER程序创建阴影轮廓、线轮廓或网格单元流深度图和灾害图。洪灾损失可以进行评估,FLO-2D输出可以以一个洪水动画来查看。MAPPER可以自动生成形状文件并自动导入到ArcGIS中。DFRIM工具可用于FEMA FIS研究。使用HDF5NetCDF二进制格式可以将结果写入TIMDEP输出文件中。根据ITIMTEP变量指定的值,FLO-2D Pro以不同的格式编写TIMDEP输出文件。

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


选项01234输出时间步长TIMTEP必须指定。TIMDEP文件打印输出变量的数量也会扩大。


系统要求

Window 7或更高版本以及64位系统。


980地球地理.png