SOBEK - Mô hình dự báo lũ, tối ưu hóa hệ thống thoát nước

SOBEK là một bộ mô hình mạnh mẽ để dự báo lũ, tối ưu hóa hệ thống thoát nước, điều khiển hệ thống dẫn nước, thiết kế cống thoát nước cho dòng nước lũ, hình thái sông, xâm nhập mặn và chất lượng nước mặt. Các chương trình bên trong bộ mô hình SOBEK mô phỏng dòng chảy phức tạp và các quá trình có liên quan đến nước ở trong hầu như bất kỳ các hệ thống. Chương trình miêu tả hiện tượng và quá trình vật lý một cách chính xác trong hệ thống mạng một chiều (1D) và trong mạng ngang hai chiều (2D). SOBEK là một công cụ lý tưởng để hướng dẫn thiết kế trong việc làm tối ưu hóa sử dụng nguồn tài nguyên.

Phần mềm môi trường SOBEK đưa ra với việc mô phỏng tất cả các vấn đề quản lý trong khu vực sông và hệ thống cửa sông, hệ thống dẫn nước và thoát nước, hệ thống nước thải và nước mưa. Điều này cho phép từ sự kết hợp các dòng chảy trong ống dẫn khép kín, các kênh mở, dòng chảy qua đất liền, cũng như một loạt các quá trình thủy lực, thuỷ văn và môi trường.

Công cụ mô phỏng thủy lực 1D/2D là nòng cốt tính toán của SOBEK. Công cụ này đã sử dụng trong tất cả các chương trình của D-Flow trong giới hạn bộ mô hình SOBEK. Do đó cho phép mô phỏng tổ hợp của ống, sông, kênh mương và dòng chảy trên mặt đất qua một liên kết ẩn của phương trình dòng 1D và 2D. SOBEK là công cụ lý tưởng để nghiên cứu những ảnh hưởng vỡ đập, lũ trên sông, vỡ đê, sự ngập lụt trong đô thị ...

Độ chắc chắn của phép tính bằng số

Công cụ mô phỏng thủy động lực học 1D/2D được trang bị một chương trình làm việc rất mạnh mẽ từ các tính toán bằng số. SOBEK cũng tuân theo sự bảo toàn khối lượng, ngay cả trong trường hợp quá trình thay đổi bất ngờ hình dạng mặt cắt. Tổ hợp công cụ tính toán của dòng dưới giới hạn và trên giới hạn, tại các phạm vi được chọn bởi người sử dụng. Sự điều khiển lũ và làm khô của kênh mương mà không cần sử dụng các phương pháp nhân tạo chẳng hạn như mương Preissmann.

Tính hiệu quả bằng số

Công cụ mô phỏng thủy động lực học 1D/2D có một thuật toán giải bằng số rất hiệu quả; điều này dựa trên sự kết hợp tối ưu của một kết nối tối thiểu tìm kiếm trực tiếp bộ giải và phương pháp gradient liên hợp. Nó cũng áp dụng bộ chọn bước nhảy thời gian biến thiên, ngăn chặn sự lãng phí thời gian tính toán ở bất cứ nơi nào điều này cho phép.

Độ lớn của mô hình

Độ lớn của mô hình chỉ bị giới hạn bởi dung lượng của bộ nhớ trong của máy tính được sử dụng.

Chương trình

SOBEK cho phép bạn mô phỏng sự tương tác của nước và các quá trình nước có liên quan trong thời gian và không gian. Bộ phần mềm hầu như đã sử dụng để mô hình hóa hệ thống nước tích hợp quản lý nước, thiết kế, lên kế hoạch và hoạch định chính sách. SOBEK bao gồm một số chương trình thử nghiệm và đã xác nhận, được liên kết và tích hơp với nhau:

D-Flow 1D Open Water

Chương trình làm việc này hoàn toàn dựa trên phương trình Saint Venant, bao gồm hiện tượng dòng nhất thời và mặt cắt chỗ nước dọng. Chương trình mô hình bất kỳ mặt cắt (hở và kín), bao gồm mặt cắt không đối xứng, và mặt cắt y-z. Thậm chí cho phép bạn xác định các tiểu khu khác nhau bên trong một mặt cắt, bằng cách lựa chọn sử dụng các công thức và /hoặc hệ số độ cản trong mỗi tiểu khu. Công cụ mô phỏng thủy động 1D/2D có một phương pháp tự động làm khô và làm ngập mà bảo toàn 100% khối lượng. Công cụ này có thể giải quyết với các kênh dốc với dòng siêu tới hạn và chuyển động các bước nhảy thủy lực được mô phỏng một cách dễ dàng như kênh có bờ dốc thấp và dòng trước tới hạn. Mạng lưới phức tạp của các kích thước bất kỳ với các vòng và nhánh bên trong có thể dễ dàng xử lý mà không có bất kỳ vấn đề.

Bạn có thể chi tiết hóa gần như bất kỳ loại mô hình thủy động nào (bơm, đập, cửa cống, cống tháo nước, cống và cầu của hầu như bất kỳ các hình dạng và kích thước). Nó có thể cũng tính đến lớp đất đã lắng một phần làm tắc nghẽn cống và cầu. Tùy chọn khác nhau để điều khiển tự động các cấu trúc có sẵn theo tiêu chuẩn, bao gồm điều khiển thời gian, điều khiển thủy lực và điều khiển PID với các điểm thiết lập cả cố định và biến thiên. Lưu lượng vận chuyển chất cặn có thể được tính và hiển thị hóa trong hệ thống. Ảnh hưởng của gió và mực nước có thể được mô hình hóa, bằng cách xác định lực và hướng gió như hằng số hoặc theo chuỗi thời gian. Tất cả các điều kiện biên có thể có, và điều kiện ban đầu có thể được áp dụng. Phía bên trong và dòng ra có thể xác lập như hằng số, dựa trên thời gian, dựa trên đẳng thức hoặc kết quả đo tự động từ chương trình D-Rainfall Runoff Open Water. Những dòng xung quanh từ các chương trình D-Rainfall Runoff khác có thể kết nối dễ dàng. Giao diện chương trình D-FLOW 1D Open đầy đủ với tất cả chương trình SOBEK để cung cấp một tổ hợp mô hình của hệ thống nước.

D-Flow 1D Pipes

Chương trình này sử dụng hoàn toàn phương trình de Saint Venant, vì vậy bao gồm cả chỗ nước đọng và hiện tượng dòng nhất thời. Chương trình mô hình một loạt các mặt cắt và hình dạng cửa cống (bao gồm cả người dùng định nghĩa) và cho phép bạn xây dựng mặt cắt của riêng bạn và cơ sở dữ liệu cửa cống.

Nó được thiết kế đặc biệt để xử lý mạng lưới cống thoát nước lớn và phức tạp trên một máy tính bình thường, thời gian tính toán tuyến tính với kích thước của hệ thống và không phụ thuộc vào mức độ phức tạp. Công cụ mô phỏng thủy động lực học 1D/2D có sấy khô tự động và phương pháp điều áp và điều khiển dòng chảy thực siêu tới hạn và luôn luôn là bảo toàn 100% khối lượng. Nó sử dụng sự tự chọn bước thời gian để máy tính của bạn sẽ không bị hỏng và được bảo đảm chính xác. Tất cả các điều kiện biên có thể có thể được thiết lập bởi bạn hoặc ứng dụng tự động. Bạn có thể chỉ rõ hầu như bất kỳ loại mô hình thủy động, chẳng hạn như máy bơm đơn hoặc nhiều cấp, bất kỳ hình dạng cửa cống, cổng hình chữ nhật và tròn, cống và bể chứa. Tất cả các mô hình điều khiển độc lập, điều kiện dòng ngập và nhất thời.

Chương trình D-Flow 1D Pipes bao gồm lưu lượng dòng nước mưa, dòng nước mùa khô và từ nhiều loại quá trình của khu vực được lát đá, cũng như đường, mái nhà và bãi đỗ xe. Bạn có thể xác định thời gian của riêng bạn và biểu đồ không gian lượng mưa đa dạng, hoặc số liệu lịch sử của sự kiện bão và chuỗi thời gian dài có hoặc không có thời kỳ khô hạn. Sự thấm chi tiết như một quá trình phụ thuộc thời gian theo phương trình Horton sau đây cũng có sẵn. Các tùy chọn điều khiển thời gian thực, bao gồm điều khiển PID, có sẵn cho tất cả các cấu trúc và lý tưởng cho các hệ thống điều khiển phức hợp tập trung sử dụng các dự báo lượng mưa. Tính toán vận chuyển trầm tích cho thấy nơi trầm tích có thể được lắng đọng; Chương trình D-Flow 1D Open Water với giao diện đầy đủ để cung cấp một tổ hợp mô hình của hệ thống nước đô thi và môi trường của nó.

D-Flow 2D Overland

Đây là chương trình đầy đủ tích hợp với chương trình D-Flow 1D Open Water và D-Flow 1D Pipes để mô hình chính xác lũ của hệ thống sông, khu vực đất lấn biển, đập/đê/các vết nứt đập, đường... Nó được hoàn toàn dựa trên phương trình Saint Venant. Công cụ mô phỏng thủy đông lực học 1D/2D mô phỏng bề mặt dốc, quá trình làm ẩm và làm khô, dòng dưới và trên tới hạn. Nó cũng đã xử lý đa miền và đa miền lồng nhau. Chương trình D-Flow 2D Overland bao gồm lượng mưa trong mạng tọa độ 2D.

D-Rainfall Runoff Open Water

Chương trình này bao gồm một thư viện các mô đun Rainfall Runoff từ thiết kế quy mô tiểu lưu vực đất lấn biển đến quy mô lưu vực sông, chẳng hạn như HBV và SCS. Khu vực lưu vực sông có thể dễ dàng mô hình hóa trong kiểu chung hoặc kiểu chi tiết với không giới hạn số khu vực lưu vực sông. Khu vực lưu vực sông có thể mô hình hóa bất kỳ bộ phận như các đường cong chỗ đất nhô cao, đặc tính của đất, đất canh tác, đặc tính tiêu nước... Nó phân biệt giữa quá trình các dòng chảy lượng mưa khác nhau như dòng chảy mặt, sự thoát nước của lớp đất dưới và bể chứa trong khu vực bão hòa và chưa bão hòa, bỏ qua bay hơi hay sự dâng nước mao dẫn trong tính toán. Chương trình D-Rainfall Runoff Open Water dùng các sự kiện bão riêng rẽ hoặc chuỗi thời gian dài của dữ liệu khí tượng học cho sự phân tích thống kê. Bạn có thể đưa vào hình dạng lưu vực sông riêng của bạn hoặc sử dụng dữ kiện lịch sử và sự thay đổi không gian bất kỳ mô hình không gian lưu vực sông đo được vào trong phép tính. Nó có thể mô phỏng cả sự kiện lũ lụt hay tình trạng khô hạn. Chương trình này có thể sử dụng trong sự kết hợp với chương trình D-Flow 1D Open Water và chương trình D-Real Time Control. Chương trình D-Rainfall Runoff Open Water cũng có thể dùng độc lập, sử dụng gần giống như bể chứa từ dòng nước mặt thoáng.

D-Water Quality 1D

Chương trình này được dựa trên các công cụ mô phỏng chất lượng nước 1D/2D/3D cung cấp cho bạn đã có hơn 30 năm kinh nghiệm mô hình chất lượng nước tập hợp trên toàn thế giới. Mô hình hầu như bất kỳ biến đổi chất lượng nước và các quy trình liên quan đến chất lượng nước của nó. Thành phần này là do tính linh hoạt cao của nhiều tùy chọn tiêu chuẩn và tùy chọn có sẵn do người dùng quy định. Nó sử dụng một thư viện của 900 quá trình và chất, bao gồm cả sự phù dưỡng, hấp phụ, nhả hấp, chất dinh dưỡng, vi khuẩn, oxi, kim loại nặng và các vi sinh gây ô nhiễm.

D-Real Time Control

Điều khiển thời gian thực thường tiết kiệm tiền trong xây dựng, sửa đổi và quản lý cơ sở hạ tầng hệ thống nước. Chương trình D-Real Time Control chỉ ra quy mô hạ tầng hiện tại có thể sử dụng một cách tốt nhất. Nó cho phép bạn để mô phỏng điều khiển thời gian thực phức tạp của tất cả các cấu trúc thủy động trong hệ thống sông, kênh mương, thuỷ lợi và thoát nước và các hệ thống đường ống.

Chương trình này cho phép hệ thống tương tác tối ưu để mực nước thực tế, dòng chảy, (dự báo) lượng mưa, cổng điều tiết, đập, cống và bơm. Chương trình D-Real Time Control có thể cũng được liên kết với Matlab, các tiêu chuẩn công nghiệp cho các kỹ sư điều khiển, và thậm chí cho phép bạn xác định trọn vẹn hệ thống điều khiển của bạn trong Matlab.

Giao diện đồ họa của SOBEK

Giao diện đồ họa (GUI) là một trong những giao diện dễ sử dụng nhất trên thị trường. Dưới khung của GUI chương trình được kết hợp trong sự linh hoạt đặc biệt và khả năng dễ sử dụng bộ phần mềm. GUI cho phép người dùng hiển thị hóa mô hình đầu vào, dữ liệu tham khảo và kết quả mô hình như chuỗi thời gian và ảnh động của tập dữ liệu một và hai chiều trên bản đồ và trong phần hiển thị. Bộ phần mềm mô phỏng SOBEK là mở để thêm vào phần có sẵn và bổ sung tiện ích khác. (như tiện ích QUICKIN), bộ soạn thảo mạnh mẽ của mạng dữ liệu liên quan (chẳng hạn như chương trình đo sâu D-Flow 2D Overland ) chạy độc lập và bản đồ ArcGIS ghép vào.