نشریه علمی هیدرولیک

نشریه علمی هیدرولیک

بررسی تاثیر پردازش موازی و فواصل مختلف شبکه‌بندی در سرعت و دقت مدلسازی سیلاب با استفاده از نرم‌افزار STE

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان
1 گروه مهندسی آب، دانشکده آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران
2 گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان،گلستان، ایران.
چکیده
پهنه‌بندی سریع سیلاب یکی از مهمترین و اساسی ترین موارد در مدیریت بحران و کاهش خسارات ناشی از سیل است. تحلیل و نمایش دقیق پهنه سیل به مراجع ذی‌ربط کمک می‌کند تا متوجه شرایط سیل، خطرات و تهدیدات آن قرار گرفته و به موقع اقدامات لازم را انجام دهند. به منظور کاهش خطرات، خسارات و مواجهه به موقع، نیاز است تا بتوان پهنه سیلاب و نواحی از منطقه مورد تهدید که دچار آبگرفتگی و خسارت خواهد شد را به سرعت شناسایی کرده و اقدامات لازم انجام شود. در این تحقیق، با توسعه بخش دوبعدی نرم‌افزار کاربر پسند STE اقدام به حل سریع تر معادلات آب کم عمق شده است و تاثیر پردازش موازی و افزایش فواصل مکانی بین گره‌های محاسباتی بر سرعت و دقت پهنه های بدست آمده، با استفاده از پهنه‌ ثبت شده توسط ماهواره سنتینل 2 و نتایج نرم‌افزار HEC-RAS برای سیل سال 1398 استان گلستان رودخانه گرگان‌رود مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد نرم‌افزار توسعه یافته در این تحقیق علاوه بر برتری در دقت، از سرعت بسیار بیشتری در مدلسازی سیلاب و مشخص سازی پهنه سیل برخوردار است و می‌تواند زمان لازم جهت اتمام مدلسازی و ارائه پهنه دقیق را تا 95% نسبت به نرم‌افزار HEC-RAS کاهش دهد. پردازش موازی بسیار موثر در کاهش زمان لازم، جهت اتمام مدلسازی بوده و افزایش فاصله مکانی بین گره‌های محاسباتی تا 15 برابر دقت نقشه توپوگرافی مورد استفاده، ضمن ارائه سرعت مناسب در مدلسازی از دقت خوبی نیز برخوردار می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Artichowicz, W. & Gąsiorowski, D. (2019). Computationally efficient solution of a 2D diffusive wave equation used for flood inundation problems. Water, 11(10), 2195, https://doi.org/10.3390/ w11102195.
Courty, L.G., Pedrozo-Acuña, A. & Bates, P.D. (2017). Itzï (version 17.1): An open-source, distributed GIS model for dynamic flood simulation. Geoscientific Model Development, 10(4), 1835-1847.
De Almeida, G.A. & Bates, P. (2013). Applicability of the local inertial approximation of the shallow water equations to flood modeling. Water Resources Research, 49(8), 4833-4844.
Gąsiorowski, D. (2014). Modelling of flood wave propagation with wet-dry front by one-dimensional diffusive wave equation. Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics, 61(3-4), 111-125.
Jamali, B., Haghighat, E., Ignjatovic, A., Leitão, J. P. & Deletic, A. (2021). Machine learning for accelerating 2D flood models: Potential and challenges. Hydrological Processes, 35(4), e14064, https://doi.org/10.1002/hyp.14064.
Khojeh, S., Ataie-Ashtiani, B. & Hosseini, S. M. (2022). Effect of DEM resolution in flood modeling: a case study of Gorganrood River, Northeastern Iran. Natural Hazards, 112(3), 2673-2693.
Martins, R., Leandro, J., Chen, A. S., & Djordjević, S. (2017). A comparison of three dual drainage models: shallow water vs local inertial vs diffusive wave. Journal of Hydroinformatics, 19(3), 331-348.
Namazi Rad, A., Mohseni, N., & Hosseinzadeh, S. R. (2021). Flood inundation monitoring using Sentinel SAR data and hydraulic modeling. Quantitative Geomorphological Research, 10(3), 40-56. (In Persian)
Neal, J., Villanueva, I., Wright, N., Willis, T., Fewtrell, T. & Bates, P. (2012). How much physical complexity is needed to model flood inundation?. Hydrological Processes, 26(15), 2264-2282.
Safari, A. & Mahdavi, M. (2001). Determining a scheme for manage optimizing in flood plains (Case Study nekarood river), M.Sc. Thesis, Tehran University, 100p.
Samadi, A. & Azizian, A. (2020). Influence of the concept of subgrid variability and computational mesh dimensions on the performance of HEC-RAS 2D model in simulating river floodplains (Case study: Sarbaz River). Journal of Water and Soil Resources Conservation, 9(3), 1-12. (In Persian)
Sinnakaudan, S.K., Ab Ghani, A., Ahmad, M.S.S. & Zakaria, N. A. (2003). Flood risk mapping for Pari River incorporating sediment transport. Environmental Modelling & Software, 18(2), 119-130.
Tanaka, T., & Yoshioka, H. (2017). Numerical stability analysis of the local inertial equation with semi-and fully implicit friction term treatments: assessment of the maximum allowable time step. Journal of Advanced Simulation in Science and Engineering, 4(2), 162-175.
Teimourey, R. & Dehghani, A.A. (2021). Assessment of bed load transport formula by using developed applied software (STE)(Case study: Chehel-chai, Khormaloo and Soosara rivers in Golestan province). Amirkabir Journal of Civil Engineering, 52(11), 2743-2760.
Teimourey, R. & Dehghani, A.A. (2020). Comparison of Different Methods for Estimating Bed Load using developed software of STE (case study: Babolroud River). Journal of Water and Soil Conservation, 27(1), 229-236.

  • تاریخ دریافت 04 دی 1402
  • تاریخ بازنگری 09 تیر 1403
  • تاریخ پذیرش 23 مهر 1403