GSSHA

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

يُعدّ نموذج GSSHA ( التحليل الهيدرولوجي السطحي/تحت السطحي الشبكي ) [ 1 ] نموذجًا ثنائي الأبعاد لأحواض تصريف المياه، قائمًا على أسس فيزيائية، طُوّر بواسطة مركز أبحاث وتطوير المهندسين التابع لفيلق المهندسين بالجيش الأمريكي . يُحاكي هذا النموذج هيدرولوجيا المياه السطحية والجوفية ، والتعرية ، ونقل الرواسب . يُستخدم نموذج GSSHA في الهندسة الهيدروليكية والبحوث، وهو مُدرج في قائمة الوكالة الفيدرالية لإدارة الطوارئ (FEMA) للنماذج الهيدرولوجية المعتمدة للاستخدام في البرنامج الوطني للتأمين ضد الفيضانات لتقدير منسوب المياه في الفيضانات. يُفضّل إعداد المدخلات عبر واجهة نظام نمذجة أحواض تصريف المياه [ 2 ] ، التي تربط النموذج بفعالية بنظم المعلومات الجغرافية (GIS).

يستخدم نظام GSSHA تمثيلاً شبكياً مربعاً ثابت الحجم لتضاريس وخصائص مستجمعات المياه، على غرار تمثيل نموذج الارتفاع الرقمي . تُسند معلمات النموذج ذات الصلة إلى شبكات النموذج باستخدام خرائط مؤشرية. غالباً ما تُستمد الخرائط المؤشرية من خرائط التربة، أو استخدامات الأراضي/غطاء الأرض، أو الغطاء النباتي، أو غيرها من الخرائط الفيزيوجغرافية .

تاريخ

تم اشتقاق نموذج GSSHA [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] من نموذج CASC2D الهيدرولوجي. [ 6 ] [ 7 ] يُمثل GSSHA تحسينًا ملحوظًا على CASC2D من حيث الإمكانيات والخيارات والإجراءات العددية. يتضمن GSSHA خطوات زمنية ديناميكية تعتمد على معايير الاستقرار، وخطوات زمنية مختلفة لعمليات عددية مختلفة، وإمكانية التشغيل على أجهزة حاسوب متعددة المعالجات. تشمل العمليات المُضمنة في GSSHA تدفق المياه السطحية والجوفية، وهيدروليكا القنوات، والتبخر ، والتعرية والترسيب، وشبكات تصريف مياه الأمطار، ومصارف الأنابيب ، ومجموعة متنوعة من المنشآت الهيدروليكية، ومصير وانتقال الملوثات/المغذيات.

التركيبة

تستخدم GSSHA تجزئة حسابية منتظمة لشبكة مربعة لحوض التصريف. وتُؤخذ بيانات الارتفاع من نموذج ارتفاع رقمي .

تستخدم خوارزمية GSSHA تمثيلاً متجهياً للقنوات. تتيح هذه الميزة للقنوات التدفق في أي اتجاه والتعرج، بغض النظر عن دقة الشبكة؛ كما تحافظ هذه الميزة بدقة على طول القناة وميلها.

تم تطوير نموذج GSSHA منذ البداية ليكون قادراً على إجراء محاكاة "طويلة الأمد" تتضمن أحداثاً متعددة. ولذلك، تشمل المدخلات المطلوبة متغيرات الأرصاد الجوية، ومعاملات توازن طاقة السطح. كما يتضمن النموذج أيضاً التغيرات الموسمية في معاملات التبخر .

تعتمد ديناميكيات التدفق السطحي والقنوات على مخططات الموجات الانتشارية الصريحة ذات الحجم المحدود . وتستخدم إجراءات التدفق السطحي والقنوات تقنية الخطوات الزمنية الديناميكية لتحسين استقرار النموذج وتقليل أوقات المحاكاة.

يتم ربط مخزونات المياه السطحية والجوفية عبر منطقة التهوية باستخدام عدد من الطرق العددية الاختيارية المختلفة. ويتم ربط محلل ثنائي الأبعاد للمياه الجوفية باستخدام طريقة الفروق المحدودة بالجداول المائية من خلال طبقة موصلية لقاع الجدول.

توجد عدة طرق اختيارية لحساب التعرية ونقل الرواسب. ويمكن استخدام النموذج لمحاكاة نقل الرواسب ذات الكثافة النوعية المختلفة عن الرمل.

خيارات محاكاة العمليات المحددة

تشمل الإضافات الحالية لنموذج GSSHA مصادر/مستودعات/نقل العناصر الغذائية والملوثات.

التفاصيل الحسابية

تمت برمجة GSSHA بلغة C++، وتعمل على أنظمة ويندوز أو لينكس. يعتمد النموذج على سطر الأوامر ويمكن استخدامه في وضع المعالجة الدفعية. يتم حاليًا تفعيل الحوسبة المتوازية باستخدام MPI أو OpenMP. ويجري العمل على نقل الكود ليعمل على أجهزة ذات بنية ذاكرة موزعة ومتوازية للغاية .

الطلبات المقدمة حتى الآن

مراجع

  1. ↑ داونر، سي دبليو، وإف إل أوجدن، 2004، GSSHA: نموذج لمحاكاة عمليات توليد تدفق المياه المتنوعة، مجلة هندسة المياه ، 9(3):161-174.
  2. ↑ نظام إدارة المستودعات
  3. ↑ داونر، سي دبليو، وإف إل أوجدن، 2004، GSSHA: نموذج لمحاكاة عمليات توليد تدفق المياه المتنوعة، مجلة هندسة المياه ، 9(3):161-174.
  4. ↑ داونر، سي دبليو، إف إل أوجدن، جي إم نيدزياليك، وإس ليو، 2006، نموذج التحليل الهيدرولوجي السطحي/تحت السطحي الشبكي (GSSHA): نموذج لمحاكاة عمليات إنتاج تدفق المياه المتنوعة، ص 131-159، في نماذج مستجمعات المياه، في بي سينغ، ودي فريفرت، المحررين، مجموعة تايلور وفرانسيس، مطبعة سي آر سي، 637 صفحة.
  5. ↑ داونر، سي دبليو، وإف إل أوجدن، 2006، دليل مستخدم تحليل الهيدرولوجيا السطحية والجوفية الشبكية (GSSHA)، الإصدار 1.43 لنظام نمذجة مستجمعات المياه 6.1، برنامج موارد المياه على مستوى النظام، مختبر السواحل والهيدروليكا، فيلق مهندسي الجيش الأمريكي، مركز أبحاث وتطوير المهندسين، ERDC/CHL SR-06-1، 207 صفحة.
  6. ↑ جوليان، بي واي؛ سغافيان، بي. 1991. دليل مستخدمي CASC2D - نموذج ثنائي الأبعاد لجريان مياه الأمطار في مستجمعات المياه. تقرير الهندسة المدنية، CER90-91PYJ-BS-12. جامعة ولاية كولورادو، فورت كولينز. ​​66 صفحة.
  7. ↑ أوجدن، إف إل، وجوليان، بي واي، 2002، نموذج CASC2D الموزع، في النماذج الرياضية لهيدرولوجيا مستجمعات المياه الصغيرة، المجلد 2، تحرير في بي سينغ، آر فريفرت، ودي مايرز، منشورات موارد المياه، ISBN 1-887201-35-1، 972 صفحة.
  8. ↑ Ogden, FL, and B. Saghafian, 1997, Green and Ampt Infiltration with Redistribution, J. Irrigation and Drainage Engineering , 123(5):386-393.
  9. ↑ كيلينك، إم واي، وريتشاردسون، إي في (1973). "آليات تآكل التربة الناتج عن الجريان السطحي المتولد عن هطول الأمطار المحاكى". أوراق علم المياه رقم 63، جامعة ولاية كولورادو، فورت كولينز، كولورادو.
  10. ^ Englund، F.، and E. Hansen، دراسة عن نقل الرواسب في الجداول الغرينية، 62 صفحة، تكنيسك فورليغ، كوبنهاغن، الدنمارك، 1967.
  • ويكي GSSHA
  • نظام نمذجة مستجمعات المياه التابع لوزارة الدفاع
  • نظام إدارة المستودعات
  • قائمة نماذج الهيدرولوجيا التابعة لوكالة إدارة الطوارئ الفيدرالية (FEMA) التي تستوفي الحد الأدنى من متطلبات البرنامج الوطني للتأمين ضد الفيضانات