Loading article…
| 開発者 | エンジニア研究開発センター |
|---|---|
| 安定版リリース | 6.0 / 2013年1月30日 |
| 書かれた | C++ |
| オペレーティング·システム | Linux、マイクロソフトウィンドウズ |
| タイプ | 水文学的モデリング |
| ライセンス | パブリックドメインソフトウェア |
| Webサイト | http://chl.erdc.usace.army.mil/gssha |
GSSHA（グリッド化された地表/地下水文解析）[1]は、米国陸軍工兵隊のエンジニア研究開発センターによって開発された2次元の物理ベースの流域モデルです。地表水と地下水の水文学、浸食、堆積物の輸送をシミュレートします。GSSHAモデルは水理工学と研究に使用され、連邦緊急事態管理庁（FEMA）の水文学モデルのリストに載っており、洪水ハイドログラフ推定のための国家洪水保険プログラムでの使用が承認されています。入力は、モデルを地理情報システム（GIS）と効果的にリンクする流域モデリングシステムインターフェース[2]によって最もよく準備されます。
GSSHA は、デジタル標高モデル表現に似た、流域の地形と特性を表す正方形グリッドの一定グリッド サイズ表現を使用します。関連するモデル パラメータは、インデックス マップを使用してモデル グリッドに割り当てられます。インデックス マップは、土壌、土地利用/土地被覆、植生、またはその他の自然地理学的マップから作成されることがよくあります。
歴史
GSSHAモデル[3] [4] [5]はCASC2D水文学モデル[6] [7]から派生しました。GSSHA は、機能、オプション、数値手順の点でCASC2Dを大幅に改善したものです。GSSHAには、安定性基準に応じた動的な時間ステップ、さまざまな数値プロセスに対するさまざまな時間ステップ、マルチプロセッサコンピュータでの実行機能が含まれています。GSSHAに含まれるプロセスには、地表水と地下水の流れ、水路の水理学、蒸発散、浸食と堆積、雨水排水ネットワーク、排水溝、さまざまな水理構造、汚染物質/栄養素の運命と輸送などがあります。
処方
GSSHA は、流域の計算上の離散化を規則的な正方グリッドで使用します。標高データは、デジタル標高モデルから取得されます。
GSSHA はベクトル チャネル表現を使用します。この機能により、グリッド解像度に関係なく、チャネルを任意の方向に流したり蛇行させたりすることができます。この機能により、チャネルの長さと傾斜が正確に保持されます。
GSSHA モデルは、当初から複数のイベントからなる「長期」シミュレーションが行えるように開発されました。そのため、必要な入力には気象変数と表面エネルギーバランス パラメータが含まれます。蒸発散パラメータの季節性もモデルに含まれています。
陸上および水路流の水理学は、明示的、有限体積、拡散波スキームに基づいています。陸上および水路流ルーチンは、動的時間ステップを使用してモデルの安定性を向上させ、シミュレーション時間を短縮します。
表面と地下の貯留は、さまざまなオプションの数値手法を使用して、不飽和帯を介してリンクされます。2 次元の有限差分地下水ソルバーは、河床伝導層を介して河川に結合されます。
侵食と堆積物の輸送を計算するためのオプションの方法は多数あります。このモデルは、砂とは異なる比重を持つ堆積物の輸送をシミュレートするために使用できます。
特定のプロセスシミュレーションオプション
- 降雨量入力
- ペンマン・モンティス方程式を用いた蒸発散量
- 浸潤
- 地表流
- 明示的な有限体積拡散波
- 明示的な有限体積交互方向予測補正拡散波
- 道路盛土などの地表流堤防
- 明示的有限体積拡散波を用いたチャネル流れ
- 水理構造物
- 陸上侵食と土砂輸送
- 離脱制限
- 雨滴の衝撃
- 証言録取
- 任意の堆積物サイズクラス
- 任意の堆積物比重
- 3つの異なるオプション方程式を使用した堆積物輸送
- キリンクとリチャードソン[9]
- エングランド・ハンソン[10]
- ストリームパワー
- 河川堆積物の輸送
- 水流の力を利用した砂のルーティング
- 移流拡散法を用いた細線ルーティング
- 2次元地下水
- 2次元差分法
- ウェルズ
- 一定水頭と一定流束の境界条件
- 河川と帯水層の相互作用
GSSHA モデルへの現在の追加には、栄養素と汚染物質の発生源/シンク/輸送が含まれます。
計算の詳細
GSSHA は C++ でプログラムされており、Windows または Linux コンピューターで実行されます。モデルはコマンド ライン駆動で、バッチ モードで使用できます。 並列コンピューティングは現在、MPI または OpenMP アプローチを使用して有効になっています。コードを移植して、超並列 分散メモリアーキテクチャ マシン で実行するための作業が進行中です。
これまでの申請
参考文献
- ^ Downer, CW、およびFL Ogden、2004、「GSSHA：多様な流量生成プロセスをシミュレートするためのモデル」、J. Hydrol. Engrg.、9（3）：161-174。
- ^ ウェッブ
- ^ Downer, CW、およびFL Ogden、2004、「GSSHA：多様な流量生成プロセスをシミュレートするためのモデル」、J. Hydrol. Engrg.、9（3）：161-174。
- ^ Downer, CW, FL Ogden, JM Niedzialek、および S. Liu (2006)、「Gridded Surface/Subsurface Hydrologic Analysis (GSSHA) Model: A Model for Simulating Diverse Streamflow Producing Processes」、p. 131-159、Watershed Models、VP Singh および D. Frevert 編、Taylor and Francis Group、CRC Press、637 pp。
- ^ Downer, CW、および FL Ogden、2006、「Gridded Surface Subsurface Hydrologic Analysis (GSSHA) ユーザーズ マニュアル、バージョン 1.43、Watershed Modeling System 6.1 用、System Wide Water Resources Program、Coastal and Hydraulics Laboratory、米国陸軍工兵隊、エンジニア研究開発センター、ERDC/CHL SR-06-1、207 ページ。
- ^ Julien, PY; Saghafian, B. 1991. CASC2D ユーザーズ マニュアル - 2 次元流域降雨流出モデル。土木工学レポート、CER90-91PYJ-BS-12。コロラド州立大学、フォート コリンズ。66 ページ。
- ^ Ogden, FL、および PY Julien (2002)、「分散モデル CASC2D」、『小流域水文学の数理モデル』、第 2 巻、VP Singh、R. Frevert、および D. Meyers 編、Water Resources Publications、ISBN 1-887201-35-1、972ページ。
- ^ Ogden, FL、B. Saghafian、1997、「Green and Ampt Infusion with Redistribution」、J. Irrigation and Drainage Engineering、123(5):386-393。
- ^ Kilinc, MY、Richardson, EV (1973)。「シミュレートされた降雨によって生成された地表流による土壌侵食のメカニズム」。コロラド州立大学水文学論文第63号、コロラド州フォートコリンズ。
- ^ Englund, F.、および E. Hansen、沖積河川における堆積物輸送に関するモノグラフ、62 ページ、Teknisk Vorleg、コペンハーゲン、デンマーク、1967 年。
外部リンク
- GSSHAウィキ
- 国防総省流域モデリングシステム
- 倉庫管理システム
- FEMA 国家洪水保険プログラムの最低要件を満たす水文モデルのリスト