Иногда хочется поделиться картинками, без всяких этих формул, графиков, и интегралов. Ниже я выставлю несколько гидравлических 3d моделей, полученных в замечательной программе HEC-RAS и дам краткие комментарии.
Краткие тэги по теме: гидродинамическое моделирование ГТС, моделирование затопления, моделирование паводковых волн, моделирование мостов, моделирование гидродинамической аварии, моделирование водопропускных сооружений, моделирование поверхностного стока, прогноз прорыва дамбы.
1. Зоны затопления.
Гидродинамическая модель зоны затопления хороша тем, что дает наглядный поминутный/посекундный сценарий распространения воды по территории. Можно составить точный план эвакуации людей.
Наблюдать за процессом затопления очень захватывает. Я с дочкой играю в игру: мы выбираем дом и я включаю симуляцию. А она пальцем по монитору показывает куда бежать человеку: бывает угадывает, а бывает ее воображаемый герой попадает в ловушку из воды.
Посмотреть видео по моделированию зоны затопления: https://dzen.ru/video/watch/625266ae78501c7becda4f03?share_to=link
2. Гидродинамические аварии ГТС.
Гидродинамическая модель аварии (например, прорыва дамбы) дает понимание за какое время фронт волны дойдет до населённых пунктов в нижнем бьефе, насколько эта волна редуцируется и каким скоростным напором поток обрушится на здания.
Во вторую очередь можно определить глубины наводнения и оценить безопасность отдельных мест в зоне влияния потока.
В третью очередь (как показал мой опыт) при качественной калибровке модели можно оценить скорость оттока воды из зон затопления, что может помочь при составлении планов эвакуации находящихся в зоне бедствия людей. Модель можно калибровать в реальном времени по спутниковым съемкам и делать краткосрочные прогнозы (3-5 дней вперед).
Посмотреть краткий мануал по моделированию прорыва: https://dzen.ru/video/watch/629b3788af8cde3c6d125299?share_to=link
В дополнение: подобную модель можно сделать не только на воду, но и на неньютовскую жидкость (сель или пульпа в хвостохранилище). Видео по неньютоновской жидкости тут: https://dzen.ru/video/watch/639a3d26f6f33d6d972b96a5?share_to=link
3. Двухмерные гидротехнические задачи.
При помощи Hec-Ras можно решать всякие сложные гидротехнические задачи, на которые нельзя дать ответ в рамках классических одномерных аналитических формул. Как правило, это точные модели слияний потоков, переливы, распределения волн и их интерференция. Мне кажется, можно попробовать поставить задачу о дифрагированных волнах, но руки пока не дошли.
Мое старое видео по этому лотку можно посмотреть на ютубе: https://youtu.be/Zk_-dU1umJ8
4. Модели поверхностного стока.
На этой модели интересно все! Я использовал Hec-Ras не по назначению: отлетал квадрокоптером кусок городской территории и создал ЦМР. Потом загрузил в Ras Mapper и в качестве условий вылива указал места дождеприемников с характеристикой Q(h). После настройки кривой редукции дождя осталось только наблюдать куда течет вода по асфальту и где собираются лужи.
Видео-инструкцию, а также запись экрана потоков в динамике можно посмотреть тут: https://dzen.ru/video/watch/635506da9120b66492cd345d?share_to=link
5. Определение водосборов и водоразделов.
В горах бывает сложно определить границы водосборов ручьев, чтобы грамотно обсчитать их экстремальные расходы по методу предельной интенсивности. Растр рельефа можно обработать в SAGA (qgis), но мне ближе и роднее создать задачку в Hec-Ras.
Чем Hec-Ras удобнее Саги:
- наглядные линии тока с анимацией по времени и интенсивности.
- скорости потоков уже на борту.
- учитывает различные шероховатости поверхностей.
6. Волны в закрытой акватории.
Hec-Ras можно использовать и для морских целей, например исследовать дифракцию и интерференцию волн в закрытых акваториях, оценивать накат на берега.
Это очень полезно при проектировании волнорезов, причалов и прочей морской инфраструктуры. Краткая статья на эту тему тут: https://dzen.ru/a/Zl9sw0_E9GhssVc3
7. Отечественный аналог.
Первое что приходит на ум: "какой классный софт, неужели разработка подобного доступна только на западе?" Нет, есть и у нас очень-очень серьезная альтернатива: Stream 2d авторства Беликова В.В. и Ко Института Водных Проблем. https://models.iwp.ru/stream2d
К сожалению, распространение довольно ограниченно, но судя по записям лекций Виталия Васильевича, солвер Стрима имеет ряд дополнительных решалок: можно посмотреть деформацию дна от прорыва и замоделировать сценарий развития прорана (в HEC-RAS проран либо задается вручную, либо развивается по модели DLBreach). Остается надеяться, что когда-нибудь и наши решалки получат лицензию "общественное достояние" (Public Domain) и пойдут в народ, тем самым повысив общий инженерный уровень в стране.
PS. Портвейны и магарычи принимаю почтой. :) Ставьте лайки и все такое.
