GSSHA

GSSHA

Utvecklare	Ingenjörsforsknings- och utvecklingscenter
Stabil frisättning	6.0 / 30 januari 2013 ( 2013-01-30 )
Skrivet i	C++
Operativ system	Linux , Microsoft Windows
Typ	Hydrologisk modellering
Licens	Programvara för offentlig egendom
Hemsida	http://chl.erdc.usace.army.mil/gssha

GSSHA ( Grided Surface/Subsurface Hydrologic Analysis ) är en tvådimensionell, fysiskt baserad modell för vattendelare utvecklad av Engineer Research and Development Center i United States Army Corps of Engineers . Den simulerar ytvatten- och grundvattenhydrologi , erosion och sedimenttransport . GSSHA-modellen används för vattenteknik och forskning, och finns på Federal Emergency Management Agency (FEMA) lista över hydrologiska modeller som accepteras för användning i det nationella översvämningsförsäkringsprogrammet för översvämningshydrografuppskattning. Indata förbereds bäst av Watershed Modeling System , som effektivt länkar modellen med geografiska informationssystem (GIS).

GSSHA använder en kvadratisk rutnät, konstant rutnätsstorlek representation av vattendelare topografi och egenskaper, liknande en digital höjdmodell representation. Relevanta modellparametrar tilldelas modellrutorna med hjälp av indexkartor. Indexkartor är ofta härledda från jordar, markanvändning/marktäcke, vegetation eller andra fysiografiska kartor.

Historia

GSSHA-modellen härleddes från den hydrologiska modellen CASC2D. GSSHA representerar en betydande förbättring av CASC2D när det gäller kapacitet, alternativ och numeriska procedurer. GSSHA inkluderar dynamisk tidsstegning beroende på stabilitetskriterier, olika tidssteg för olika numeriska processer och möjligheten att köras på datorer med flera processorer. Processer som ingår i GSSHA inkluderar yt- och grundvattenflöde, kanalhydraulik, evapotranspiration , erosion och sedimentering, stormdräneringsnätverk, kakelavlopp , en mängd olika hydrauliska strukturer och föroreningar/näringsämnens öde och transport.

Formulering

GSSHA använder en vanlig kvadratisk rutnätsdiskretisering av vattendelaren. Höjddata är hämtade från en digital höjdmodell .

GSSHA använder en vektorkanalrepresentation. Detta gör det möjligt för kanaler att flöda i vilken riktning som helst och slingra sig, oberoende av rutnätets upplösning; denna funktion bevarar kanallängd och lutning exakt.

GSSHA-modellen utvecklades från början för att kunna genomföra "långsiktiga" simuleringar bestående av flera händelser. Som sådan inkluderar nödvändiga indata meteorologiska variabler och ytenergibalansparametrar. Säsongsvariationer i evapotranspirationsparametrar ingår i modellen.

Land- och kanalflödeshydraulik är baserad på explicita, ändliga volymer , diffusiva vågscheman. Rutinerna över land och kanalflöde använder dynamisk tidsstegning för att förbättra modellens stabilitet och minska simuleringstiderna.

Yt- och underjordsförråd är sammanlänkade genom den vadosa zonen med hjälp av ett antal olika valfria numeriska metoder. En tvådimensionell med ändlig skillnad är kopplad till strömmar genom ett strömbäddskonduktansskikt.

Det finns ett antal valfria metoder för att beräkna erosion och sedimenttransport. Modellen kan användas för att simulera transport av sediment med specifik vikt som skiljer sig från sand.

Specifika processimuleringsalternativ

• Nederbördsingång
  • regnmätare , omvänt avstånd i kvadrat eller närmaste granne-interpolation
  • radar-nederbörd
• Evapotranspiration med Penman-Monteith-ekvationen
• Infiltration
  • Green-Ampt
  • Flerskikts Green-Ampt
  • Green-Ampt med omfördelning
  • Richards ekvation
• Flöde över land
  • Explicit diffusiv våg med ändlig volym
  • Explicit diffusiv våg med ändlig volym omväxlande riktning prediktor-korrektor
  • Flödesvallar över land, som vägvallar
• Kanalflöde med explicit diffusiv våg med ändlig volym
• Hydrauliska strukturer
  • Weirs
  • Kulvertar
  • Förvarsbassänger
  • sjöar
  • Våtmarker
  • Betygskurvor
  • Regelkurvor
  • Schemalagda releaser
• Erosion över land och sedimenttransport
  • Frigörelsegränser
  • Regndroppspåverkan
  • Deposition
  • Godtyckliga sedimentstorleksklasser
  • Godtycklig sedimentspecifik vikt
  • Sedimenttransport med hjälp av tre olika valfria ekvationer
    • Kilinc och Richardson
    • Englund Hanson
    • Strömkraft
• Kanalsedimenttransport
  • Sanddirigering med strömkraft
  • Böter routing med advektion-diffusion
• Tvådimensionellt grundvatten
  • Tvådimensionellt ändlig skillnadsschema
  • Wells
  • Konstant tryckhöjd och konstant flödesgränsvillkor
  • Ström/akviferinteraktion

Nuvarande tillägg till GSSHA-modellen inkluderar källa/sänka/transport av näringsämnen och föroreningar.

Beräkningsspecifikationer

GSSHA är programmerad i C++ och körs på Windows- eller Linux-datorer. Modellen är kommandoradsdriven och kan användas i ett batchläge. Parallell beräkning är för närvarande aktiverad med MPI- eller OpenMP-metoden. Arbete pågår för att porta koden för att köras på massivt parallellt distribuerade minnesarkitekturmaskiner .

Ansökningar hittills

• Flash flood modellering
• Förutsägelser om markfuktighet
• Sedimentbelastning till mottagande vattenförekomster
• Prognoser för översvämningar vid kusten av tidvatten och orkanstorm
• Ingenjörsdesign
• Hydrologi utbildning
• Hydrologisk forskning

externa länkar

• GSSHA WIKI
• Department of Defense Watershed Modeling System
• WMS
• FEMA lista över hydrologiska modeller som uppfyller minimikraven för det nationella översvämningsförsäkringsprogrammet