امکان های طبیعت: چگونه راه حلهای مبتنی بر طبیعت می توانند به بهبود مشاغل سبز کمک کنند؟ سیستم های طبیعی در حمایت از اشتغال نقشی حیاتی دارند. بر اساس گزارش جدید سازمان بین المللی کار (ILO) و صندوق جهانی حیات وحش (WWF)، حدود 1.2 میلیارد شغل در بخشهایی مانند کشاورزی، شیلات، جنگلداری و گردشگری به مدیریت موثر و پایداری اکوسیستمهای سالم وابسته است. تنش زایی یا از بین بردن اکوسیستم های حیاتی، هزینه های اقتصادی، اقتصادی و اجتماعی بسیار زیادی خواهد داشت.

صنعت جهانی آب امروز با چالش های متعددی از جمله نشت، آلودگی و مدیریت منابع محدود روبرو است. این چالش ها محدود به کشورهای در حال توسعه نیست. به عنوان مثال، ملبورن، استرالیا، اخیراً به دنبال طوفان دچار آلودگی منبع آب شده است. دو چالش خاص نیاز به کاهش مصرف آب، در عین حال کاهش آلودگی فاضلاب و تأثیرات زیست محیطی آن است، همه در حالی که به بودجه محدود متکی هستند. بنابراین صنعت چگونه به این مهم دست می یابد؟

GMS ،SMS و WMS (در مجموع با نام XMS شناخته می شوند) همگی از مدل های عددی برای اجرای نهایی شبیه سازی استفاده می کنند. این مدل های عددی شامل MODFLOW ،ADCIRC ،SRH-2D ،GSSHA ،HEC-RAS و ... هستند. این مدل های عددی توسط Aquaveo ساخته نشده اند، اما نرم افزار XMS رابطی برای استفاده از این مدل ها فراهم می کند. در این مقاله بیشتر در مورد چگونگی ادغام نرم افزار XMS با این مدل های عددی بحث خواهد شد.

در مدل SMS، پس از صرف وقت برای ایجاد قوس، چند ضلعی یا مجموعه ای از نقاط مناسب در پوشش نقشه، ممکن است دریابید که به آن ویژگی شی اضافه شده در سایر پوشش ها نیاز دارید. بازآفرینی شی feature یک ویژگی به صورت دستی می تواند بسیار وقت گیر باشد. خوشبختانه با انتشار SMS 13.1 beta، اکنون دستور Copy to Coverage وجود دارد. دستور Copy to Coverage امکان کپی کردن اشیا feature مشخصه انتخاب شده از پوشش نقشه به دیگری را فراهم می کند. برای استفاده از دستور Copy to Coverage:

در نرم افزار ویپ، در پنجره تنظیم محدوده منطقه می توانید محدوده جغرافیایی ("مرزهای منطقه") منطقه مورد مطالعه خود را تغییر دهید. مرزهای فعلی به صورت مستطیل سبز نشان داده می شوند. برای تعیین مرزهای جدید ، روی نقشه بزرگ کلیک کرده و بکشید. اگر منطقه شما نسبت به نقشه جهان کوچک است، ممکن است لازم باشد بزرگنمایی کنید تا بتوانید منطقه خود را به طور دقیق انتخاب کنید. هنگام کلیک و کشیدن روی نقشه بزرگ یا نقشه درون صفحه، کلید کنترل را پایین نگه دارید تا ناحیه را برای بزرگنمایی انتخاب کنید. هنگام کلیک و کشیدن برای حرکت دادن نقشه، کلید shift را پایین نگه دارید. چرخاندن چرخ ماوس نیز بزرگنمایی یا کوچکنمایی خواهد کرد.

"ناحیه" در WEAP به عنوان مجموعه ای مستقل از داده ها و فرضیات تعریف می شود. وسعت جغرافیایی آن به طور معمول یک حوضه رودخانه است. داده ها به حساب های جاری و هر تعداد سناریوی جایگزین تفکیک می شوند. گاهی اوقات از یک منطقه به عنوان "مجموعه داده" یاد می شود. تمام پرونده های یک منطقه در یک دایرکتوری زیر فهرست داده های WEAP با هم نگهداری می شوند.

اشیا ویژه در مدل SMS از بسیاری جهات به اشیا موجود در پرونده های شکل شبیه هستند. Shapefiles یک قالب پرونده است که توسط بسیاری از برنامه های GIS مورد استفاده قرار می گیرد. با شروع در مدل SMS 13.1، اشیا feature مشخصه در مدل SMS می توانند مستقیماً به پرونده های شکل صادر شوند. SMS 13.1 اجازه می دهد تا نقاط، کمان ها و چند ضلعی ها از یک پوشش مشخص نقشه به شکل فایل صادر شود. این کار با انجام موارد زیر انجام می شود:

چرا با نرم افزار SMS برای TUFLOW؟

SMS یک رابط سفارشی برای مدل TUFLOW فراهم می کند که یک روش ساده برای تنظیم پارامترهای مدل و یک رابط کاربری گرافیکی برای اجرای مدل و تجسم نتایج ارائه می دهد. داده های پس زمینه را از منابع مختلف از GIS تا CAD جمع آوری کنید و از پایگاه داده های بی شماری از نقشه ها، تصاویر و داده های ارتفاع به داده های آنلاین دسترسی پیدا کنید. پیامک به شما امکان می دهد با بهره گیری از گرافیک بهینه شده OpenGL و ایجاد عکس های واقع گرایانه و انیمیشن برای پاورپوینت، چاپ و ارائه های وب، با سه بعدی واقعی ارتباط برقرار کنید.

مدل سازی رایانه ای در زمینه منابع آب سابقه طولانی دارد. بسیاری از مدلهای پیچیده با کدر بودن و بیش از حد بلند پروازانه در تلاش برای "بهینه سازی" راه حل های مشکلات زندگی واقعی، دچار مشکل شده اند. تجربه نشان می دهد که بهترین روش ساخت ابزاری ساده و انعطاف پذیر برای کمک به کاربر مدل است اما جایگزین آن نیست. WEAP نمایانگر نسل جدیدی از نرم افزار برنامه ریزی آب است که با بهره گیری از توانمندی رایانه های شخصی امروزی، به متخصصان آب در همه جا امکان دسترسی به ابزارهای مناسب را می دهد.

با استفاده از اصل اساسی حسابداری تعادل آب، WEAP در سیستم های شهری و کشاورزی، زیرحوضه های منفرد یا سیستم های پیچیده رودخانه قابل استفاده است. علاوه بر این، WEAP می تواند طیف گسترده ای از مسائل، به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل تقاضای بخشی، صرفه جویی در مصرف آب، حقوق و اولویت های تخصیص آب، شبیه سازی آب زیرزمینی و جریان جریان، عملیات مخزن، تولید برق آبی و تقاضای انرژی، ردیابی آلودگی، الزامات اکوسیستم و مزایای پروژه را برطرف کند.

RiverTools 4.0 یک برنامه GIS کاربر پسند برای تجزیه و تحلیل و تجسم زمین دیجیتال، حوزه های آبخیز و شبکه های رودخانه ای است. یکی از قدرتمندترین ویژگی های RiverTools توانایی آن در استخراج سریع الگوهای شبکه زهکشی و تجزیه و تحلیل داده های هیدرولوژیکی از DEM های بسیار بزرگ (مدل های ارتفاعی دیجیتال) است. با استفاده از RiverTools می توانید تجزیه و تحلیل جامع، شروع به پایان کار یک شبکه آبخیزداری، زیر حوضه و شبکه رودخانه را در کسری از زمان مورد نیاز با نرم افزار GIS به صورت تخصصی انجام دهید. RiverTools اندازه گیری دقیق مشخصات رودخانه و حوضه مانند منطقه بالادست، طول کانال، افت ارتفاع، شیب و انحنا با استفاده از مدل بیضوی زمین را انتخاب می کند. RiverTools ترسیم مرزهای حوضه آبریز و محاسبه پارامترهای مختلف حوضه و زیر حوضه را آسان می کند. RiverTools می تواند داده ها را از سایر برنامه های GIS مانند ArcView ESRI (از طریق پشتیبانی از shapefiles، BIL، FLT، GeoTIFF) و با سنجش از دور، سیستم های پردازش تصویر مانند ENVI (محیط برای تجسم تصاویر) وارد و صادر کند.

RiverTools 4.0 یک برنامه GIS کاربر پسند برای تجزیه و تحلیل و تجسم زمین دیجیتال، حوزه های آبخیز و شبکه های رودخانه ای است. یکی از قدرتمندترین ویژگی های RiverTools توانایی آن در استخراج سریع الگوهای شبکه زهکشی و تجزیه و تحلیل داده های هیدرولوژیکی از DEM های بسیار بزرگ (مدل های ارتفاعی دیجیتال) است. با استفاده از RiverTools می توانید تجزیه و تحلیل جامع، شروع به پایان کار یک شبکه آبخیزداری، زیر حوضه و شبکه رودخانه را در کسری از زمان مورد نیاز با نرم افزار GIS به صورت تخصصی انجام دهید. RiverTools اندازه گیری دقیق مشخصات رودخانه و حوضه مانند منطقه بالادست، طول کانال، افت ارتفاع، شیب و انحنا با استفاده از مدل بیضوی زمین را انتخاب می کند. RiverTools ترسیم مرزهای حوضه آبریز و محاسبه پارامترهای مختلف حوضه و زیر حوضه را آسان می کند. RiverTools می تواند داده ها را از سایر برنامه های GIS مانند ArcView ESRI (از طریق پشتیبانی از shapefiles، BIL، FLT، GeoTIFF) و با سنجش از دور، سیستم های پردازش تصویر مانند ENVI (محیط برای تجسم تصاویر) وارد و صادر کند.

شما می دانید که امروزه علوم آب با وجود انبوهی از نرم افزارها به یک علم توانمند در پیش بینی و سناریوسازی مسائل و چالش های مهندسی تبدیل شده است. آنچنان که سطح داده های پایه محدود کننده توانایی یک کارشناس آب است و نه ابزار حسابگری همچون نرم افزارها... ما به دنبال نرم افزارهای رایگان منابع آب مختلف بوده ایم، اسناد آنها را بررسی کرده و مزایا و کمبودهای آنها را برای بدست آوردن این لیست برتر تجزیه و تحلیل کرده ایم. اما باید همواره بیاد داشته باشید که در علوم محیطی، انتخاب یک نرم افزار خوب، کاملا وابسته به اهداف، دسترسی به داده و توانایی های شما نیز می باشد. ممکن است نرم افزارهایی باشند که برای برخی مسائل محلی توانمند بوده و در لیست زیر نباشند.

ماژول WQ

ماژول کیفیت آب TUFLOW FV را با مدل Aquatic EcoDynamics - AED برای شبیه سازی پویایی های بیوژئوشیمیایی و اکولوژیکی آبزیان زوج می کند. این ماده در پاسخ به کمبودهای شناخته شده در رویکردهای کیفیت آب موجود که در سراسر جهان استفاده می شود، توسعه یافته است و از یک کتابخانه مشترک از "اجزای" بیوژئوشیمیایی و زیست محیطی پشتیبانی می کند.

AED توسط A / Prof Matthew Hipsey و تیمش در دانشگاه استرالیای غربی ساخته شده است. این شامل توانایی شبیه سازی فعل و انفعالات بین متغیرهای بیوشیمیایی از جمله اکسیژن، کربن، مواد مغذی (آلی و غیر آلی)، رسوب، نور، دما و گونه های جلبکی است.

تولید پرونده های مش TUFLOW FV جنبه اساسی فرآیند مدل سازی است و به همین ترتیب نیاز به استفاده از رابط کاربری گرافیکی مناسب است. بسته SMS ارائه شده توسط Aquaveo به طور معمول توسط BMT استفاده می شود و از نظر ما بهترین ابزار پردازش قبل و بعد برای مدل سازی مش انعطاف پذیر است. سایر نرم افزارهایی که در حال حاضر برای سازگاری آنها با تولید مش TUFLOW FV یا مشاهده نتیجه آزمایش شده اند، عبارتند از: WaterRide و AlgoMesh.

یک مدل عددی با المان محدود مش انعطاف پذیر که فرآیندهای هیدرودینامیکی، رسوبات و کیفیت آب را در اقیانوس ها، آب های ساحلی، مصب ها و رودخانه ها شبیه سازی می کند. BMT WBM از اوایل دهه 1990 از مدلهای مش انعطاف پذیر استفاده کرده و به سرعت مزایای روش مش انعطاف پذیر را برای مطالعات پیچیده مدل سازی ساحلی و رودخانه ای شناسایی و استفاده کرده است. در سال 2006 نیاز به ابزاری بهتر از آنچه در حال حاضر در بازار موجود است را تشخیص دادیم. توسعه TUFLOW FV آغاز شد و اکنون ابزار اصلی مدل سازی پروژه های ساحلی و رودخانه ای است.

Flike یک بسته تجزیه و تحلیل مقدار شدید است که احتمال وقایع سیل را بر اساس سوابق تاریخی محاسبه می کند. این برای تجزیه و تحلیل فرکانس سیل ایجاد شده است ، اما می تواند برای هر تجزیه و تحلیل مقدار شدید استفاده شود. Flike که توسط پروفسور جورج کوچرا از دانشکده مهندسی عمران دانشگاه نیوکاسل استرالیا تهیه شده است، با اصلاح عمده اخیر دستورالعمل های صنعت برای برآورد سیل مطابقت دارد، که در پیش نویس به روزرسانی باران و رواناب استرالیا (ARR) مستند شده است.

با انتشار SMS 13.1 beta، ابزاری جدید اضافه شده است که به شما امکان می دهد حاشیه نویسی های بیشتری را روی اشیا ویژگی داشته باشید. SMS در حال حاضر گزینه های مختلفی برای تنظیم نحوه نمایش اشیا feature ویژگی را فراهم می کند، اما اکنون گزینه های بیشتری به طور خاص برای قوس های ویژگی وجود دارد که به شما کمک می کند کار با قوس های ویژگی آسان تر شود.

در حال حاضر در نسخه های اخیر SMS، می توان حاشیه نویسی را به قوسهای برچسب اضافه کرد. با این کار می توانید نام قوس های خاصی را مشاهده کنید. رنگ و ضخامت قوس های ویژگی نیز قابل تغییر است. همچنین، گزینه های حاشیه نویسی خاص برای پوشش های مدل خاص، مانند پوشش نقشه شرایط مرزی SRH-2D، وجود دارد.

نرم افزار یک ابزار فناوری است و از طریق تاریخ بشر، جدیدترین فناوری باعث شده است که مهارت های شناختی ما تغییر کند و هوش ما رشد کند. متخصصان منابع آب با استفاده گسترده از نرم افزار و رایانه با شبیه سازی عددی جریان سطح، جریان آب زیرزمینی، تعامل با محیط و پیش بینی تأثیرات آینده سروکار دارند. از نظر ما، نیاز به متخصصانی وجود دارد که بتوانند با انواع مختلفی از کدهای نرم افزاری و برنامه نویسی برای توسعه ارزیابی های جامع از شرایط فعلی و آینده منابع آب، مقابله کنند.

آیا برای اجرای مدل MODFLOW یا MODFLOW-USG خود نیاز به استفاده از چندین پردازنده دارید؟ استفاده از چندین پردازنده می تواند زمان پردازش مدل را تسریع کند. به منظور استفاده از پردازنده های متعدد برای MODFLOW در GMS، حل کننده SAMG ابزار لازم برای این کار را فراهم می کند.

حل SAMG توسط موسسه Fraunhofer برای الگوریتم ها و محاسبات علمی (SCAI) ساخته شده است. این شامل یک کتابخانه از زیرروالها برای حل بسیار کارآمد سیستم های خطی بزرگ معادلات با ماتریس های پراکنده است. SAMG از لحاظ مقیاس پذیری از نظر عددی تقریباً بدون قید و شرط دارای یک مزیت است. این بدان معنی است که هزینه محاسباتی با استفاده از SAMG به طور خطی به تعداد ناشناخته ها بستگی دارد.

مدل SMS شامل چندین روش کار با مجموعه داده ها است. شاید مفیدترین آنها جعبه ابزار Dataset باشد. جعبه ابزار Dataset دارای چندین ابزار برای تولید مجموعه داده های جدید است. در این میان ابزارهای زمانی وجود دارد که امکان تنظیم مراحل زمانی برای یک مجموعه داده گذرا را فراهم می کند. ابزارهای زمانی شامل دو گزینه هستند: Sample Time Steps و Merge Dataset.