مقدمه و معرفی مدل TUFLOW

TUFLOW یک موتور محاسباتی قدرتمند است که راه حل های یک بعدی و دو بعدی معادلات جریان سطح آزاد را برای شبیه سازی انتشار سیل و انتشار موج جزر و مد فراهم می کند. TUFLOW همچنین راه حل مدل سازی سیل را با اتصال بی نظر حالت یک بعدی و دو بعدی  فراهم می کند. و محاسبات را در شرایطی انعطاف پذیر، مستحکم و در طیف وسیعی از ویژگی هایی که محصول دیگری ارائه نمی دهد، پیش می برد. TUFLOW برای مدل سازی در شرایط زیر مناسب است:

مجموعه داده ها در پنرم افزار SMS به صورت داده های مقیاس پذیر یا بردار ارائه می شوند. علاوه بر این، اس ام اس به شما امکان می دهد با استفاده از دستور منو کلیک راست یا جعبه ابزار Dataset، مجموعه داده ها را بین مقیاس و وکتور تبدیل کنید.

در Project Explorer، نماد کنار مجموعه داده نشان می دهد که آیا این یک مقیاس سنج یا یک مجموعه داده برداری است. در نرم افزار SMS، مجموعه داده های مقیاس معمولاً نشان دهنده ارتفاع، عمق و بزرگی سطح آب هستند. مجموعه داده های برداری به طور معمول نشان دهنده سرعت جریان و تراز مشاهده شده در منطقه هستند.

به منظور تخمین سیلاب با دورهای بازگشت مشخص، نظیر 2، 5، 10، 100 ساله و یا بیشتر، در حوضه های آبریزی که برای آنها به علل مختلف داده ای در دسترس نیست چه راهی وجود دارد؟ جواب این سوال در حیطه فعالیت های یک مهندس منابع آب است که بر طبق روابط گسترده هیدرولوژی، می تواند تنها با استفاده از یک لایه مدل رقومی ارتفاع (DEM) آماری جزئی، محاسبات را با دقت قابل قبولی تکمیل کند.

شکل دقیق انجام این مطالعات از حوصله این مطلب خارج بوده و جزییات ریاضی و روش را می توانید در لینک های زیر پیدا کنید. اما لازم است تا برای آشنایی کلی، شرحی بر روند تحلیل ها ذکر گردد. در یک ویدیوی آموزشی که بر روی خروجی های محاسبات مشابهی زده شده است، بیان می شود که می توان با استفاده از اطلاعات هیدروگراف های واحد، داده های باران سنجی، و لایه DEM، و همچنین تنها اطلاعات دبی سنجی حداکثر سالانه، به واسنجی مدل بارش روانابی از منطقه پرداخت که ارقام مشاهداتی آن توسط تحلیل های ریاضی استخراج شده است و نه دبی سنجی صحرایی. برای جزییات بیشتر، ویدیو زیر را ببینید:

به تازگی، ما در حال انجام تحقیقات جالب در مورد استفاده از طبقه بندی برنامه ریزی برای پاسخگویی اضطراری (ERP) در مقیاس های بسیار دقیق تر از آنچه قبلاً ممکن بود هستیم. این امر با استفاده از آنالیز خودکار با استفاده از الگوریتم شبکه ترافیکی جاده ای بدست آمده است. از نتایج وقایع وقتی عبور از یک جاده در یک سیل غیرممکن می شود حس می کند و به دنبال یک مسیر جایگزین است. مدیر CSS، دیوید تتلی این کار را در کنفرانس مقامات مدیریت سیل در 2014 در دنیلیوین ارائه کرد و یک جایزه مقاله بسیار تحسین شده دریافت کرد.

Solutions Simulation Solutions خدمات مشاوره مهندسی در زمینه آب را با تمرکز ویژه بر مدل سازی هیدرولوژیکی و هیدرولیکی ارائه می دهد.

شرکت سازنده، همچنین چندین محصول نرم افزاری را در این زمینه توسعه داده است، از جمله محصولات پرچمدار CatchmentSIM برای نقشه برداری از زیرشاخه ها و ایجاد مدلهای هیدرولوژیکی است. آنها همچنین طراحی انژکتور طوفان را برای خودکارسازی مدل سازی رواناب بارش باران طوفان را طراحی کرده اند. سرانجام، TRIM، یک مدیر شبیه سازی کامل برای TUFLOW توسعه داده شده است.

TRIM محصولی است که توسط Catchment Simulation Solutions برای کمک به مدیریت مدل TUFLOW با کارآمد بیشتر استفاده می شود. این اجازه می دهد تا شما یک صف بزرگ شبیه سازی با هر تعداد شبیه سازی تعیین شده در حال اجرا به طور همزمان مدیریت کنید. این کار سریعترین اتمام کار و حداکثر استفاده از مجوز را تضمین می کند.

TUFLOW AD - Advection Dispersion یک ماژول برای شبیه سازی انتقال ذرات تشکیل دهنده متوسط ​، دو و یک بعدی است. هر دو ماده حل شده و ذرات را می توان شبیه سازی کرد.

TUFLOW AD زمینه های عمق و سرعت محاسبه شده توسط موتورهای TUFLOW و ESTRY را بدست می آورد و از این اطلاعات، همراه با شرایط اولیه و مرزی، برای شبیه سازی جریان و پراکندگی اجزاء استفاده می کند. TUFLOW AD بطور خاص در سیستم هایی از جمله آب های ساحلی، مصب رودخانه ها، رودخانه ها، سیلاب ها و مناطق شهری به طور خاص چنین تحلیل هایی را انجام می دهد.

ماژول GPU TUFLOW به TUFLOW HPC اجازه می دهد تا برای محاسبه خود به سخت افزار واحد پردازش گرافیک (GPU) دسترسی پیدا کند. TUFLOW با GPU NVIDIA سازگار است و 10 تا 100 برابر افزایش سرعت را ارائه می دهد!

ماژول GPU پیکربندی شده است که اجازه می دهد دسترسی به چندین کارت GPU به طور موازی برای یک شبیه سازی واحد باشد. این کار برای مدلهای بزرگتر با 10 میلیون میلیون سلول 2D عملکرد استثنایی را فراهم می کند و باعث می شود که ماژول GPU به خوبی با برنامه های سرعت واقعی و با دقت بالا در زمان واقعی مناسب باشد.

ماژول چند دامنه دو بعدی (M2D) اجازه می دهد تا هر تعداد از حوزه های دو بعدی با اندازه و جهت گیری سلول های مختلف در یک مدل ساخته شود. دامنه های 2D را می توان با دامنه های 1D یا از طریق ویژگی پیوند 2D / 2D مرتبط کرد. هر دامنه می تواند از نظر اندازه، جهت و اندازه سلول متفاوت باشد.

این تصویر از شهری است که در نزدیکی رود واقع شده است که در حوادث شدید مورد آسیب سیل قرار می گیرد. این شهر با استفاده از یک شبکه 10 متری که در یک شبکه 30 متری رودخانه اطراف آن جاسازی شده است؛ به یک شبکه 60 متر از یک سیستم رودخانه بزرگ پیوند می خورد، و در ادامه به این طریق مدل سازی شده است.

طرح های راه حل دو بعدی و یک بعدی TUFLOW به گونه ای طراحی شده اند که بطور پویا با سایر طرح ها در ارتباط باشند. این برنامه خارجی برای دسترسی به TUFLOW_LINK.dll تنظیم شده است تا TUFLOW و برنامه خارجی حافظه و روال های مشترک را برای به حداکثر رساندن سرعت انتقال داده ها و محاسبات به اشتراک بگذارند. پیوندها به سادگی از طریق اشیاء فوری در یک یا چند لایه GIS یا رابط کاربری گرافیکی تنظیم می شوند. این برنامه های خارجی همچنین از ویژگی های TUFLOW برای نمایش خروجی 1D و 2D ادغام شده به عنوان یکی استفاده می کند.

رابط کاربری گرافیکی (GUI) برای TUFLOW جایگزینی برای استفاده از GIS برای مدل سازی TUFLOW ارائه می دهد، یا به عنوان افزودنی قدرتمند برای استفاده از GIS استفاده می شود. یک رابط کاربری گرافیکی مزیت اصلی توسعه و مشاهده مدل های TUFLOW را به طور کامل در یک بخش از نرم افزار ارائه می دهد. نیازی به استفاده از فایلهای متنی، صفحه گسترده یا GIS نیست. GUI ها هم متن، صفحه گسترده و پرونده های GIS را در پشت صحنه تولید می کنند، بنابراین اگر با روش GIS آشنا هستید می توانید این فایل ها را باز کرده و مشاهده کنید تا تجربه مدل سازی خود را گسترش دهید.

بیشتر داده های ورودی به TUFLOW از طریق لایه های GIS است. TUFLOW قالب هایی از لایه ها را ایجاد می کند، که سپس در یک محیط GIS ویرایش، اصلاح و مدیریت می شوند. لایه های موجود GIS نیز به راحتی مورد استفاده قرار می گیرند (به عنوان مثال لایه های کاربری زمین، شبکه های لوله).

کاربر به یک GIS نیاز دارد که از فرمت .mif MapInfo Interchange یا فرمت ArcGIS .shp پشتیبانی کند. بسته به تقاضای کاربران، سایر قالب ها ساخته خواهند شد. نرم افزار مدل سازی سطح سه بعدی همچنین برای استخراج ارتفاعات زمین و عمق سنج و همچنین برای نمایش، کانتورینگ و بررسی از سطوح سیل ایجاد شده توسط TUFLOW لازم است. MapInfo با نقشه بردار عمودی یا Discover 3D ،ArcGIS with Analist فضایی / تحلیلگر سه‌بعدی (www.esri.com)، و محصولات رایگان منبع آزاد مانند SAGA - www.saga-gis.org نمونه هایی از محیط های توسعه مدل GIS / 3D TUFLOW هستند.

ArcGIS محبوب ترین سیستم اطلاعات جغرافیایی جهان است. این سرویس طیف گسترده ای از عملکردها را از نیازهای شرکتهای بزرگ تا نیازهای کاربر نهایی ارائه می دهد. ArcGIS همچنین به خوبی محصولات قدرتمند مدل سازی سطح 3 بعدی خود نرم افزار Spatial Analist (شبکه مبتنی بر شبکه) و 3D Analyst (مبتنی بر TIN) را پشتیبانی می کند.

بیشتر داده های ورودی به TUFLOW از طریق لایه های GIS است. TUFLOW قالب هایی از لایه ها را ایجاد می کند، که سپس در یک محیط GIS ویرایش، اصلاح و مدیریت می شوند. لایه های موجود GIS نیز به راحتی مورد استفاده قرار می گیرند (به عنوان مثال لایه های کاربری زمین، شبکه های لوله).

کاربر به یک GIS نیاز دارد که از فرمت .mif MapInfo Interchange یا فرمت ArcGIS .shp پشتیبانی کند. بسته به تقاضای کاربران، سایر قالب ها ساخته خواهند شد. نرم افزار مدل سازی سطح سه بعدی همچنین برای استخراج ارتفاعات زمین و عمق سنج و همچنین برای نمایش، کانتورینگ و بررسی از سطوح سیل ایجاد شده توسط TUFLOW لازم است. MapInfo با نقشه بردار عمودی یا Discover 3D ،ArcGIS with Analist فضایی / تحلیلگر سه‌بعدی (www.esri.com)، و محصولات رایگان منبع آزاد مانند SAGA - www.saga-gis.org نمونه هایی از محیط های توسعه مدل GIS / 3D TUFLOW هستند.

TUFLOW Classic دارای موتورهای مبتنی بر پردازشگر 1D و 2D است. 2D حل کننده اثبات شده، ایجاد شده توسط صنعت، ضمنی اختلاف مکانی محدود مرتبه 2 از معادلات هیدرودینامیکی کامل 2D است، در حالی که حل کننده 1D یک راه حل مرتبه 2 صریح از معادلات 1D کامل است. هر دو حل کننده شامل استفاده از رژیم های کنترل شده جریان بالادست مانند جریان های حرکتی و فوق بحرانی هستند و به راحتی می توانند در ارتباط باشند.

حل کننده های TUFLOW Classic یکی از موفق ترین کاربردهای جهان با استفاده گسترده در طیف وسیعی از برنامه ها برای بیش از 25 سال است. در طول 15 سال گذشته، پیشرفت های بی شماری برای تنظیم دقیق عملکرد هر دو راه حل 1D و 2D، به ویژه برای مدل سازی جریانهای پیچیده تر مرتبط با سیل و زهکشی شهری انجام شده است. قابلیت های اتصال پویا 1D / 2D نیز طی 25 سال استفاده مداوم و تقویت، مورد آزمایش و اثبات قرار گرفته و راه را در مدل های پویا 1D / 2D یکپارچه هدایت می کند.

TUFLOW یک موتور محاسباتی قدرتمند است که راه حل های یک بعدی (1D) و دو بعدی (2D) معادلات جریان سطح آزاد را برای شبیه سازی انتشار سیل و انتشار موج جزر و مد فراهم می کند. TUFLOW همچنین راه حل مدل سازی سیل 2D / 1D را با اتصال بی نظیر 1D / 2D، انعطاف پذیر، مستحکم و طیف وسیعی از ویژگی هایی که محصول دیگری ارائه نمی دهد، پیش می برد.

TUFLOW (دو بعدی Unsteady FLOW) یک نرم افزار شبیه سازی سیل و جزر و مد یک بعدی (1D) و دو بعدی (2D) است. این هیدرودینامیک پیچیده سیل و جزر و مد را با استفاده از معادلات کامل 1D St Venant و معادلات آب کم عمق سطح 2 بعدی کامل شبیه سازی می کند.