洪水泥石流数值分析软件RiverFlow2D

目前地质灾害与防治方面，很多研究泥石流，接触到这个RiverFlow2D洪水泥石流数值分析软件，介绍给大家；

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RiverFlow2D（原名RiverFlo 2D）是一款最先进的融合水力学、水文学弹性网格的二维仿真计算软件，其功能和模型计算能力获得美联邦公路局（FHWA）的认可。在洪水、泥石流、滑坡、河流、港湾等工程中用于快速、精准的体积守恒计算，提供高性能的有限体积引擎。RiverFlow2D可以完美解决最苛刻的洪水建模情况，例如在初始干燥地形上的溃坝和溃堤仿真计算。在水利、交通、地质工程有着普遍应用，其技术应用及服务由积社科技（JService Tech）实施。

RiverFlow2D具有三个专业模块，可进行功能扩展：沉积物运移（ST） 模块，泥石流（MD） 模块，以及污染物运移 （PL）模块。

RiverFlow2D 概述

RiverFlow2D能模拟什么？

? 详尽的河流和港湾水动力学

? 河流和洪泛平原的相互作用

? 城市洪涝

? 桥梁及其他水力结构的水压冲击

? 降雨、蒸发、渗透

? 坝体和溃堤、洪水

? 防洪设计及水灾评估

? 河流和港湾的侵蚀和沉积过程（需ST模块）

? 评估河流污染物泄漏（需PL模块）

? 尾矿坝溃坝洪水及泥石流（需要MD模块）

为何选择RiverFlow2D？

? 三角形非结构化网格可匹配任何地形和边界模型

? 可调用SMS软件全面的网格生成器GUI

? 可导入任何地形的高程数据

? 输出动画和3D图形，包括Google Earth

? 零体积守恒误差

? 优化的计算引擎用于快速求解

? 侵蚀、沉积过程，污染物扩散和泥石流使用同种网格

RiverFlow2D主要功能

网格生成器

? 自动生成弹性三角形单元网格

? 无限制细化网格

? 网格质量报告

? 空间变化插值法，包括：

· 不规则三角网法(TIN)

· 反距离加权法（IDW）

· 样条插值法

· ...

导流建筑物网格生成                                     海地某处的水文模拟

水力学组件

? 涵洞（依据美联邦公路局模型准则）

? 桥梁及桥墩

? 闸门和高度可变的堰

? 内置的水利结构

? 源头和沟渠

? 随空间分布的降雨、蒸发和渗透

? 风载荷应力

? 依赖曼宁系数的深度

输入数据格式

? 公制或英制单位

? ASCII X, Y, Z

? ESRI ASCII网格文件

? USGS DEM

? ESRI形状文件

? Autodesk DXF

? TIFF, GIF, BMP 栅格化图像

? QGIS接受的任何栅格或矢量数据格式

初始条件选项

? 干涸河床

? 用户自定义水平面

数值算法引擎

? 利用三角形单元的空间离散法

? 高性能有限体积计算

? 精确的体积守恒

? 自动和动态选择计算时间步长

? 利用多核计算机和OpenMP并行计算，实现更快速的计算效率

? 双精度精算达到更高准确率

? GPU版本高达600倍的加速计算

专业模块

★ 沉积物运移模块

★ 泥石流模块

? 分别计算悬浮和床载沉积物运输

? 河床变迁（侵蚀、沉积）

? 十种沉积物运移模型

? 沉积物在刚性河床的运移

? 最大的侵蚀深度区域

? 多重颗粒粒度

? 耦合及非耦合计算

? 底沙及悬浮颗粒

? 八种流变模型

? 颗粒流

? 非牛顿流

? 尾矿坝

★ 污染物运移模块

? 平流、弥散、反应

? 反应速率和衰变

? 多种污染物

输出选项

? 横截面和剖面数据

? 观测点

? 模型计算时的动态图

? 最大速度和水平面

? 深度、速度场、水面高程

? 河床剪切应力

? 弗劳德数

? 累计降雨量

? 累计渗透量

? 侵蚀或沉积深度

? 最大深度、速度、水面高程、侵蚀或沉积深度等

? 床面变化

? 沉积物排放

? 到1英尺（0.3米）、3英尺（1米）时间以及到达峰值时间

? 深度大于0.1米或4英寸的洪水时间

? ESRI形状文件

? GIS后处理图形数据包括形状和格栅图像

? Paraview VTK

输出格式

? Autodesk DXF网格和速度场

? HDF5

? VTK

? GIS后处理图形包括ESRI形状文件和栅格化图像

? 谷歌地图.KMZ

灾害评估输出

? Swiss method for water flooding

? Swiss method for debris flow

? Austrian method for torrents Tr = 10 yrs.

? Austrian method for torrents Tr = 100 yrs.

? UK method

? United States Bureau of Reclamation (USBR) Hazard for Homes

? United States Bureau of Reclamation (USBR) Hazard for Vehicles

? United States Bureau of Reclamation (USBR) Hazard for Adults

? United States Bureau of Reclamation (USBR) Hazard for Children

边界条件

? 排水水位图

? 随时间变化的排水位

? 随时间变化的水位

? 等速流

? 自由出流

? 评估表格

? 流入悬浮沉积物浓度（ST模块）

? 流入污染物浓度（PL模块）

RiverFlow2D ST 沉积物运移模块（Sediment Transport Module）

RiverFlow2D ST沉积物运移模块是RiverFlow2D的附加模块，作为RiverFlow2D流体动力学计算的补充，具有模拟河流、河口和港湾侵蚀和沉积的功能。RiverFlow2D ST模块包含了在悬浮液中细小沉积物的运输、使用床载荷方法较粗糙的沉淀物以及组合的悬浮的和河床载荷运移等多种描述公式。该模块提供了使用多种沉淀物颗粒粒度的选项。

选择RiverFlow2D及RiverFlow2D ST模块是评估控制河流侵蚀影响、河流复原后河段地貌分析评估以及不同情景下河床变化的演变评估的重要组合。

RiverFlow2D MD 泥石流模块（Mud & Debris Flow Module）

RiverFlow2D MD泥石流模块是一种综合的计算模型，可用于从非牛顿泥石流到粒状物质运动的各种高含沙水流的模拟计算，也可以用于尾矿坝溃坝洪水。此模块功能已通过实际数据对比及全球项目的完整验证。该模块采用RiverFlow2D模型相同的高精度有限体积算法，使其成为最先进的泥石流弹性网格二维模型。

RiverFlow2D MD为非牛顿和颗粒流体提供了八种不同的摩擦公式，用于对复杂地形中的滑移距离进行实际预测。

RiverFlow2D PL 污染物运移模块（Pollutant Transport Module）

RiverFlow2D PL 污染物运移模块可以模拟污染物在水中的运动。该模块与RiverFlow2D流体力学计算完全结合，并以对流、分散和反应的方式考虑溶质运输。RiverFlow2D PL模块依赖于RiverFlow2D计算的深度和速度，并计算所有单元每个时间步长的溶质浓度。该模块可以考虑基于一阶反应条件可以彼此交换质量的多个反应性污染物。