2.1.1FloodWorks/RFFS
Wallingford軟件公司開發(fā)的FloodWorks用于構(gòu)建洪水預(yù)報和水文行為(例如波況).FloodWorks兼有數(shù)據(jù)匯編,確認和管理,高級水文和水利模擬引擎,地理分析和在一個開放體系單一環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫。它實時地將水文和氣象時間序列數(shù)據(jù)資源與詳細準確的模型相連接。FloodWorks源于CEHWallingford公司開發(fā)的河水流量預(yù)測系統(tǒng)(RFFS).河水流量預(yù)測系統(tǒng)(RFFS)信息控制預(yù)算法則ICA)在FloodWorks中調(diào)用并管理數(shù)據(jù)和模擬構(gòu)件。該系統(tǒng)包括融雪水模型、降雨模型、徑流模型以及連接功能強大的GIS和數(shù)據(jù)庫工具的水力模型。特別是該系統(tǒng)構(gòu)件能在初期從雨量和氣象雷達信息(一般通過一個界面與HYRAD–CEHWallingford公司的水文雷達系統(tǒng)相聯(lián)進行空間降雨的監(jiān)控、預(yù)測和顯示)計算出蓄水區(qū)平均降水量,并且如果適用,還會考慮到融雪水。降雨水流模型用于顯示因降雨注入水庫的流量。一種概率分布式濕氣模型用于顯示因土壤變化而具有潛在吸收能力的植被聚集形成的流量以及水流沿河道、地下水路傳輸而形成的流量。河道流線模型整合流到下游時支流注入干流的流量,最后一個更為復(fù)雜的水力模型能用于顯示集水的潮汐部分,還能更具體的展示潮汐阻礙控制。
2.1.2歐洲水災(zāi)預(yù)測系統(tǒng)(EFFS)
歐共體資助的歐洲水災(zāi)預(yù)測項目的是開發(fā)一套提前預(yù)測期為4~10d的歐洲水災(zāi)預(yù)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)模型。這個系統(tǒng)每天提供諸如萊茵河和奧得河等大河突如其來的水災(zāi)信息,當(dāng)然也包括一些小流域山洪爆發(fā)的信息。對于已有0~3d預(yù)測系統(tǒng)的水利局而言,這套水災(zāi)預(yù)測系統(tǒng)可用作預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)還能為目前沒有預(yù)報系統(tǒng)(一些東歐國家)的水庫提供水災(zāi)警報。由WLDelft開發(fā)的模型構(gòu)架DELFT-FEWS用于整合地方預(yù)報,詳述特殊水域以至整個歐洲的模型,與終端用戶一起,尋找傳播預(yù)報和誤差的方法。EFFS項目的重要特征是對水文預(yù)測問題的解決采用了三重氣象預(yù)報策略。它們是:①短范圍預(yù)測:提供非常詳細的預(yù)報;②確定性水文預(yù)報:3~6d前提供更精確的風(fēng)險評估;③水文預(yù)報:在極端事件可能發(fā)生5~10d前提供有用的警報。
目前的水利信息化建設(shè)一刻也離不開“3S”技術(shù)的支持。RS技術(shù)已經(jīng)成為水利信息采集的一個重要手段,GIS技術(shù)已經(jīng)成為水利信息存儲、管理和分析的強有力工具和平臺,而GPS技術(shù)也成為獲取定位信息的必不可少的手段。
相信隨著水利信息化的飛速發(fā)展,3S技術(shù)在水資源規(guī)劃和管理方面的應(yīng)用將更加廣泛深入。
2.2計算機仿真模擬技術(shù)———水動力學(xué)模型
計算機仿真模擬技術(shù)是一種高科技手段,它以計算機為工具,將人們根據(jù)自己的理解而建立的數(shù)學(xué)模型,借助于計算機求解的過程,預(yù)測未來運行結(jié)果。也可以通過調(diào)整模型參數(shù),比較結(jié)果而達到優(yōu)化設(shè)計的目的。
水問題的復(fù)雜性迫使人們越來越依賴于使用成熟的計算機模型來解決與水有關(guān)的問題。運用計算機仿真模擬技術(shù)可以節(jié)省大量人力物力,而且有時由于影響水問題的因素繁多,很難甚至無法用試驗方法來模擬。例如,與給水有關(guān)的水源及與排水有關(guān)的受納水體的水質(zhì)模型、城市給水排水系統(tǒng)的規(guī)劃模型等,由于它們的開放性、龐大性、復(fù)雜性和隨機性,用縮小比例尺的實物模型的模擬試驗方法顯然是不現(xiàn)實的,并且也難以達到相當(dāng)?shù)恼鎸嵭浴?/P>
下面以洪水仿真模擬為例簡單地對仿真模擬技術(shù)進行介紹:
簡單地說,洪水仿真模擬就是通過數(shù)值模擬技術(shù)對洪水演進狀況進行模擬計算,這對防洪減災(zāi)具有十分重要的作用。洪水仿真模擬的開發(fā)歷史悠久,應(yīng)用廣泛。河道洪水仿真模型、河網(wǎng)洪水仿真模型、區(qū)域洪水仿真模型、城市洪水仿真模型等都是洪水仿真的具體應(yīng)用對象。
世界上一些國家對洪水仿真模擬研究起步較早,建立了相對規(guī)范的洪水仿真模型,并實現(xiàn)了產(chǎn)品化研究成果。丹麥水力學(xué)研究所自20世紀70年代開始就致力于水流、泥沙、水資源、水環(huán)境等相關(guān)數(shù)值模擬計算技術(shù)開發(fā),目前已形成了一套完整的模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)集數(shù)據(jù)前后處理、GIS系統(tǒng)應(yīng)用、模型模擬計算、動畫演示等多種功能于一體,是國際上公認的先進水力模擬系統(tǒng)之一。
荷蘭Delft水力學(xué)研究所建立于1927年,是著名的水利科學(xué)研究機構(gòu)。研究成果主要體現(xiàn)在水力學(xué)實驗技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)、洪水仿真技術(shù)、洪水預(yù)報技術(shù)、波浪仿真技術(shù)、泥沙仿真技術(shù)和水資源綜合管理、洪水風(fēng)險管理、洪泛區(qū)管理政策等各個方面;在軟件系統(tǒng)方面的水動力學(xué)模型、流域仿真模型、地表水和地下水的水資源管理模型、壓管道水流控制模型等,也有多種領(lǐng)先的研究成果。
英國的Wallingford公司率先結(jié)合了現(xiàn)代最先進的數(shù)學(xué)模擬技術(shù),開發(fā)出了成熟的分布式防洪及水資源管理模型平臺和專業(yè)模型系統(tǒng)InforWorks系列。InforWorks系列軟件積累了先前的研究成果,并集合了水力學(xué)實驗技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)、洪水預(yù)測預(yù)報技術(shù)、波浪仿真技術(shù)、泥沙仿真技術(shù)和水資源綜合管理、洪水風(fēng)險管理、洪泛區(qū)管理政策等各個方面,與防洪有關(guān)的研究成果主要包括:分布式防洪及水資源管理模型平臺、流域降雨徑流及河網(wǎng)水動力仿真模型、一維管網(wǎng)系統(tǒng)水動力學(xué)模型、洪水預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)、泥沙傳輸模型等。(考試大編輯整理)