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WMS(Watershed Modeling System) 10.1——流域建模系统软件

WMS 是非常有名的流域模拟分析软件,在全程支持流域(分水岭)的水文地理学,水力学的图形化建模。是美国地质调查局和环保局批准的环境模拟软件。

完整一体化流域解决方案
GIS工具
基于网络的数据采集工具
地形数据输入和编辑工具
自动描绘集水区&水文建模
支持大多数行业标准的水文模型

入门水文建模向导
水工建模&泛滥平原填图
雨水道建模
2D(分布式)水文学
综合FHWA水力计算软件
将WMS动画导出到Google Earth

自动描绘集水区&水文建模
使用数字地形数据自动描绘分水岭和子流域。
自动计算几何盆地数据,比如面积、斜坡、平均海拔和最大流动距离等等。
用少量的输入,计算水文流域数据,如集流时间、曲线数和入渗参数。
行业标准方程用来计算子流域滞后时间和集流时间,这些都包括在WMS中。
添加任意数量的内部出口点并且让WMS自动将流域细分。
操纵流网络来代表人为特征或流域中提议的变化。
覆盖派生盆地边界来匹配您的流域知识。

支持大多数行业标准的水文模型 
WMS水文学许可证包括以下行业标准的水文模型接口: 
HEC-1  
HEC-HMS  
TR-20  
TR-55  
推理计算法 
MODRAT  
OC (Orange County, California) Rational 
OC水道测量 
HSPF 
国家河流统计 
为一个模型和WMS中支持的任何其他模型的转变和比较流域发展结果 
读取和比较观察到的水位标高与计算出来的水位标高 
  

水力建模&泛滥平原填图 
定义一个流中心线和海岸站 
定义横截面位置 
自动切割横截面并从海拔和地面材料数据得到Manning粗糙度值 
导出横截面到HEC-RAS或者简化的溃坝水力模型中 
运行水文模型并回到WMS中读取水位标高 
从水利模型中读取水表面标高数据或手动输入已知的水位标高 
用数值地形数据和水表面标高数据点来创建洪水泛滥程度和深度图 
从任何WMS支持的水文模型到HEC-RAS水文模型中链接峰值水流或完整的水位图 
  

雨水排水建模 
绘制一个雨水排水管网络或者从GIS中导入一个网络 
从潜在的标高数据来计算水位高度、长度和管道倾斜度 
让雨水排水管网络跟水文模型数据链接 
导出水文模型数据和雨水排水管网络到EPA-SWMM 或者XP-SWMM 
导入现有的EPA-SWMM 或 XP-SWMM文件到WMS中 
  
二维(分布式)水文学 
WMS支持的二维模型有: 
美国陆军工程兵(USACE)GSSHA模型 
HMS版本的准分布式MODClark 方法 
洪水预报(在整个2D域的深度和速度) 
雷暴雨(局部降雨)洪水分析 
地表积水和渗透分析 
湿地建模 
土地利用变化的影响建模 
地下水/地表水作用建模 
沉积物和污染物建模 
  
导入您所需的 
USGS DEMs: 从USGS下载和使用任何格式的DEM 
USGS NED数据——无缝的海拔数据能够被下载和读取到WMS中。 
ArcGIS光栅(ASCII格式)—以网格形式从ArcGIS中读取海拔数据或者属性资料数据 
ESRI形文件—读取所有的框架和属性到WMS中 
DXF和DWG CAD文件—WMS现在支持最新版本的DXF和DWG 
TIFF,JPEG图像档案—图像与地球参考信息能够通过WMS读取 
ArcGIS 支持的任何数据能够被读取到WMS中(需要ArcGIS许可证,与ArcGIS10.0兼容) 
  


各模块功能介绍 
数据模块 
地形数据 
地形数据建模工具允许以各种不同的格式读取、编写、编辑、转换和保存数字标高数据。 
排水模块 
排水分析 
排水分析工具允许您设置流域出口的位置、定义流网络,并且从数字标高数据划定流域。 
地图模块 
GIS数据 
WMS中的GIS工具允许您导入和导出GIS矢量数据、编辑GIS数据,并且使用GIS 数据去计算水文建模参数。如果您的电脑安装了ArcGIS,您能够使用ArcObjects导入任何ArcGIS支持的数据格式。 
基于Web的数据 
基于Web的数据服务允许您从网络上下载和从WMS界面直接读取数字标高数据、航拍照片、地形图、土地使用和土壤数据(对于一些地区)。 
水文模块 
流速及流水量(NSS) 
国家流速及流水量数据(NSS)模型,由USGS开发,在美国为一个流域在不同重复周期使用历史流水量数据来计算洪峰流量。 
水文向导 
水文建模向导使用WMS接口指导您收集数据、创建并运行一个基本的水文模型的整个过程。 
HY-8管路 
HY-8管路建模向导可使用任何WMS支持的水文模型指导您一步一步的创建水位图,通过管路,确定水位图的路线,再确定管路后面和公路路基的水淹区域。 
水力工具箱 
WMS整合了FHWA水力工具箱,这允许您执行最基本的水力计算,比如水渠正常深度、路缘石及边沟、滞洪区域路线和堰漫溢计算。FHWA水力工具箱由Aquaveo公司开发并维护。 
时间序列编辑器 
编辑、导入和导出时间序列和XY序列数据。这个数据包括降水、流量和其他参数随时间或其他数据比如海拔区域和海拔流量曲线。 
水文模型 
水文建模 
WMS中的水文建模工具能够用来为WMS中支持的任何水文模型设定模型,并且定义导流、水库和其他水文计算。这些模型能够用来计算水位图、水质量参数和其他水文模型支持的输出。 
HEC-1模型 
HEC-1模型是最广泛使用的水文模型,由美国陆军工程兵团水文工程中心开发。它支持很多水文过程并且使用一个单元水位图和水文路线的方法来计算和合并流域水位图。 
HEC-HMS模型 
HEC-HMS模型是水文模型的下一个版本,由美国陆军工程兵团水文工程中心开发。包含了HEC-1所有重要功能,也包含了HEC-1没有的功能。HMS有一个用户界面,WMS能够用来计算输入到HMS中的参数并且能够完全设置HMS模型。模型运行和输出能在HMS界面中查看。 
TR-20模型 
TR-20模型是一个集总参数水文模型,由USDA开发,包括SCS曲线数、计算流域损失SCS单位线法和水位图。 
TR-55模型 
TR-55模型是来自TR-20运行的多个实例,并且能够用于计算流量峰值速率,并且通过一个流域来计算和选择路线水位图的方法。TR-55模型受限于盆地的大小,所以它可能不适用于所有农村的流域,但是它是一个对城市区域有用的模型并且需要很少的参数输入。 
推理计算方法模型 
推理计算方法是广泛应用和非常简单的流域模型。WMS的推理计算方法模型根据FHWA的HDS-2文件描述的过程,包括用来生成和规划水位图路线的几个选项。 
MODRAT模型 
MODRAT模型是由LA国家公共工程部门(LACDPW)认可和接受的模型,用来为洛杉矶,加利福利亚城市开发水文模型。这个模型是由Aquaveo公司维护,有着很多功能特征,是一个推理方法的改版。 
OC推理模型 
OC推理模型是推理方法修改后的版本,它有特别针对加利福利亚橙县设计的具体功能。 
OC水位图模型 
OC水位图模型是HEC-1的版本,它可用在加利福利亚橙县认可的方法来定制计算水位图。 
HSPF模型 
HSPF模型是一个集总参数水质量和数量模型,由US EPA和USGS开发。HSPF的MS windows版本WinHSPFLt会分配在WMS中安装文件中。 

河流模块 
水力/河流建模 
WMS的水力和河流建模工具允许您使用WMS支持1D水力模型的去削减横截面,定义流中心线,并且计算水面标高。 
HEC-RAS模型 
HEC-RAS模型是最广泛应用的一维水力模型,由美国陆军工程兵团水文工程中心开发。它支持稳态和不稳态流,使用横截面定义流网络的正则区间。能对河道的桥梁、排水渠和河坝的影响进行建模。 
SMPDBK模型 
基于大坝下游的横截面数据,SMPDBK(SiMPlified Dam BreaK)模型允许您去建模并确定溃坝时的最高水深。 
雨水排水模型 
雨水排水模型 
WMS的雨水排水模型接口支持工具可创建雨水排水布局,并可为SWMM(XP-SWMM和EPA-SWMM)模型的两个不同版本和FHWA的HY-12模型设置模型。WMS能够用来创建一个水文模型和一个雨水排水网络模型,把水文模型链接到雨水排水模型中,计算长度、斜坡和排水模型中管道倒置的高度。然后导出排水模型,将支持的任意文件导入到排水模型应用中。 
HY-12雨水排水 
创建一个雨水排水布局和分配合理的计算方法、缘石和边沟、访问孔、管道、排放口和其他排水网络特性并链接和节点到排水网络中,用FHWA的HEC-22的手册中定义的程序来运行计算。 
EPA-SWMM模型 
EPA-SWMM(雨水管理模型)是一个雨水排水和水文模型,由EPA开发,广泛发应用于设计和分析雨水排水。 
XP-SWMM支持 
XP-SWMM是一个雨水排水和水文模型,用于设计和分析在城市设置的雨水排水。XP-SWMM模型与WMS有模型接口。 
2D Grid 模型 
2D Grid工具 
WMS的2D网格生成和编辑工具允许您创建模型并计算分布式(2D)水文模型需要的数据集。 
ModClark模型 
ModClark模型是HEC-HMS的一部分,是一个准分布式(2D)模型,能用于模拟流域中的降雨空间分布、曲线数和传播时间。 

GSSHA模型 
 GSSHA模型 
GSSHA模型是一个二维水文模型,由美国陆军工程兵团工程师研究与发展中心开发。此外,GSSHA支持基本的降雨径流过程建模、长期模拟、地下水、地表水相互作用的泥沙运移和污染物运输的模拟。 
CE QUAL模型 
CE-QUAL-W2模型 
CE-QUAL-W2模块是一个2D、横向平均、有限差分水动力和水质模型。这个模型能被用于模拟在河流、湖泊和河口的水动力和水质。在WMS中,水体被分为分支和片段,并能导出深度测量法和控制文件,然后在CE-Q 

WMS - The watershed modeling solution 
WMS is the premier solution for 1D hydrologic, 1D hydraulic and 2D distributed hydrologic modeling. WMS contains powerful tools for topographic data processing, automated basin delineation, geometric parameter calculations and floodplain delineation. 

Graphical User Interface  
Thanks to the graphical tools of WMS, along with standard MS Windows functionality, building models and viewing results is very easy and intuitive. All modeling parameters are entered through interactive graphics and easy-to-use dialog boxes. The software reads and writes native model input/output files, so there is no need to worry about formatting text files to get the models to run nor will you need to search through text output files to find the results from the model run.   

The Project Explorer Window of WMS has been developed to give you GIS-style, quick access to data layers and display settings. By simply clicking on data layers you can:  
- Turn display on/off  
- Convert data to other formats/types  
- Project data to a different coordinate system  
- Control display settings  
- Set the active data set for editing  

The Project Explorer also allows you direct access to modeling parameters/tables for control of your hydrologic model. With WMS and the Project Explorer, you will find that managing data for hydrology and hydraulic modeling is easier than ever before.  

Thanks to simple CAD/GIS style tools and functionality, you will find that manipulating digital terrain data and GIS data to delineate watersheds and compute model input parameters is very smooth. Further, presentation of results of your work will be impressive and easy to understand.  

Graphics and Visualization  
WMS is a powerful graphical tool for model creation and visualization of results. Models can be built using digital maps and elevation models for reference and source data. During the model building process, the graphical representation of the model allows quick review and presentation of your work. Fully 3D views, with contouring and shading, of your model allow anyone to see and understand the domain and parameters of your analysis.  
Implementation of OpenGL technology in WMS allows faster 3D rendering, near real-time rotation, and immediate refresh of vector and raster (image) data. WMS also supports color transparency, allowing layered presentation of results in a single view.  

Presentation of transient model input or output data is better than ever with the improved FilmLoop Editor of WMS. The filmloop approach allows you to create AVI and Google Earth animations of changing conditions/results in your model. For example, you might create an animation showing flood depths on the land surface of your model over some time frame. Another application could be the animation of gridded rainfall data used for input to a hydrologic model. Spatial and temporal variation in data is presented with amazing clarity with such graphical tools. With the capabilities of GSSHA, a 2D hydrologic model, water depth animations and any of the many other parameters GSSHA computes can be viewed and geo-referenced to any location on the earth using the Google Earth KMZ file output capability in WMS.   

Basic watershed and river data display options include elevation contouring, basin-boundary outline or color fill, streams, time of concentration flow path plotting, base map (orthophotos, USGS Quad maps, etc.) rendering, and many others. Watershed data such as areas, slopes, flow distances, basin centroids, etc. can be displayed as well. Model results such as hydrographs can be plotted with a variety of plotting options. Further, floodplain results can be reported as flood depth maps, flood extent maps, and flood impact maps - all scaled and reported in real-world coordinates.  

WMS Models  
The Watershed Modeling System supports several industry-standard, numerical models to compute peak flow, hydrographs, water quality, water surface elevations, and other hydrologic or hydraulic parameters. Each model is supported through the Hydrologic Modeling Module or the River Module with a completely integrated interface for parameter input, job control, and output review. A model checker is also featured with each model; this checker guides you to correct errors or omissions in model input data. The models available for use with WMS are described below - each model is included with the WMS installation (model executable files and documentation) and is fully linked with the WMS software.  

HEC-1  
Developed by the Hydrologic Engineering Center, HEC-1 is the most commonly-used lumped parameter model available. HEC-1 is designed to simulate surface runoff from a single precipitation event.  

HEC-HMS  
HEC-HMS is the next generation hydrologic model developed by the Hydrologic Engineering Center.  

TR-20  
Developed by the NRCS, TR-20 is designed to compute surface runoff from natural or synthetic rainstorm events.  

TR-55  
TR-55 was developed by the NRCS as a simplified method to compute storm runoff in small, urbanized watersheds.  

MODRAT  
MODRAT is the specialized Modified Rational Method program used by the County of Los Angeles, California to compute surface runoff.  

CE QUAL W2  
CE QUAL W2 is a 2D (profile) hydraulic model used for water quality analysis in rivers and reservoirs where vertical variation analysis is required.  
National Streamflow Statistics (NSS) - includes National Flood Frequency (NFF)  
NSS contains all of the NFF functionality and equations as well as low flow and other probability equations. The National Flood Frequency program, developed by the USGS in cooperation with FHWA and FEMA, evaluates regional regression equations for estimating flood peak discharges.  

Rational Method  
One of the simplest and best-known methods of hydrology, the Rational Method computes peak discharge from an area based on rainfall intensity and a runoff coefficient.  

HSPF  
The Hydrological Simulation Program - FORTRAN simulates hydrologic and water-quality processes on land surfaces, streams, and impoundments. It is Often used in the development of TMDLs.  

HEC-RAS  
HEC-RAS is a 1D hydraulic model for computing water surface profiles for steady state or gradually varied flow.  

GSSHA  
Developed by USACE ERDC, GSSHA is a distributed (2D) hydrologic model developed for analysis of surface runoff, channel hydraulics, and groundwater interaction. Water quality and sediment transport are also supported.  

SMPDBK  
The Simplified Dam-Break (SMPDBK) was developed by the National Weather Service (NWS) for predicting downstream flooding produced by a dam failure.  

xpswmm  
xpswmm, developed by XP Software, is a comprehensive software package for modeling stormwater, sanitary and river systems.  

EPA-SWMM  
The EPA Storm Water Management Model (SWMM) is a dynamic rainfall-runoff simulation model used for single event or long-term (continuous) simulation of runoff quantity and quality from primarily urban areas.  

WMS Modules   
The WMS interface is separated into several modules; these modules contain tools that allow manipulation and model creation from different data types. Click on the modules list below for details of each component of WMS: 
Map Module  
GIS Module  
Terrain Data Module  
2D Grid Module   
Drainage Module  
Hydrologic Modeling Module  
River Modeling Module  
Scatter Point Module