水动力模型软件

FLO-2D是由美国FLO-2D软件公司开发的二维洪水灾害仿真软件，为美国联邦急难管理署（FEMA）认可的二维软件，可用于都市淹没水，洪水平原管理，工程设计，不规则形状河道水理演算、桥梁涵洞水理演算与滞洪池水理演算，可以处理漫地流，都市水文，泥流及土石流。FLO-2D是使用广泛的软件，用于研究和分析水力区域的周长以及设计水文地质缓解工作。

FLO-2D是个二维（2D）水文-水力模型，能够模拟洪水波和泥石流在流域的传播以及与障碍物和结构的相互作用，这些障碍物和结构是认为地区的，桥梁，路堤和沙井。FLO-2D的之处在于它能够在单个软件中模拟河床与洪泛区之间的水流交换的不同物理过程。FLO-2D是有限差分模型，使用恒定螺距的网格模式将力矩方程形式起来，旨在逐个单元地估算液压变量（拉杆，速度和流量），并区分八个潜在的流向。

FLO-2D是动态洪水演进模型，它模拟了河道流、无侧限地面流和街道流。它可以模拟复杂地形和粗糙度上的洪水，同时报告体积守恒，这是洪水分布的关键。

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• 河岸泛滥

• 制的冲积扇流量

• 泥石流

• 流域降雨和径流

• 地表/地下水

• 洪水保险研究

• 防洪设计

• 大堤和堤坝的破坏

• 雨水排放系统

• 动力装置研究

FLO-2D是将水文和水力结合起来的2D洪水演算模型。水文部分是降雨径流模型，以及陆上水流模型，该模型模拟了洪水在网格周围的运动。使用1D Saint Venant波动方程来路由输送到通道的流量。FLO-2D可用于多种应用，例如，防洪研究，暴雨排水模型，大坝破坏分析，地表水与地下水的相互作用，泥浆流和泥沙输送。

FLO-2D模型的关键功能图形用户界面（GUI），网格开发人员系统（GDS）和Mapper。这些功能使用户可以处理和编辑栅格数据，以图形方式编辑水力结构以及创建洪水分析和洪水灾害地图。FLO-2D能够处理不同类型的地形数据，并可以与第三方软件SWMM耦合。

能够不同类型的地理空间数据，例如LiDAR，航拍图像，形状文件，等高线图和DEM，导入HEC-RAS几何横截面。软件可以与SWMM和MODFLOW结合使用，能够模拟风暴潮和海啸影响。

主要

解决方案算法

该模型使用的动态波动量方程式和具有八个潜在流向的中央有限差分路由方案来预测方形网格单元系统上的泛洪波进程。

创建网格系统

FLO-2D需要两组数据：地形和水文学。地形可以由数字地形模型（DTM）点，等高线图或测量数据表示。网格元素高程是通过DTM点的插值分配的。称为Grid Developer System（GDS）的预处理程序会生成网格系统并分配高程。典型的网格元素大小范围为10英尺（3m）---500英尺（150m）。方格元素的数量是的。

背景图片

可以将航空图像作为背景导入到GDS中，以辅助图形编辑。GDS需要档案才能读取图像。

体积守恒，路由算法和时间步长

的洪水调度的关键是节约用水。FLO-2D跟踪并报告体积守恒。数值与体积守恒相关，当模型守恒体积时，模型允许速度更快。计算时间步长根据洪水泛区，河道和街道流量的数值标准来增加或减少。

流入水文图或降雨

流入水文图可以分配给渠道节点或洪泛区节点。流入节点的数量是的。ASCII数据格式的水线图都可以用作输入。FLO-2D也可以用作降雨径流模型，并且在被淹没表面上可能会下雨。

使用NEXRAD数据复制历史降雨事件

可以使用NEXRAD降雨数据执行模型校准。可以使用GDS将NEXRAD ASCII栅格降雨量数据插值到栅格元素。生成文件RAINCELL.DAT，以便网格元素在NEXRAD记录的间隔（通常为5或15分钟）中区分降雨数据。然后可以使用时空变化的降雨来模拟历史降雨事件。调整NEXRAD数据以适应雨量计时汇编降雨数据所的。

渗透和蒸发损失

可以使用Green-Ampt，SCS曲线编号或Horton方法来计算渠道或洪泛区的空间渗透率。Green-Ampt和SCS相结合的方法将曲线数降雨损失能够与传输损失一起建模。洪泛区和河道流量均可计算地表水蒸发量。

渠道流量以及渠道和洪泛区流量的交换

用矩形，梯形或测量横截面模拟一维通道流。在八个方向（4个罗盘方向和4个对角线方向）上模拟了制洪泛区流量。时间步长模拟通道的溢流或回流。对于详细的模拟，通道可以大于网格元素。流入是的。GDS可以将HECRAS横截面转换为FLO-2D格式的数据文件。

街流

将街道模拟为带有路缘的浅矩形通道。街道可以与洪泛区相交并交换流量。

水工结构

水力结构可以桥梁，涵洞，堰或水力控制。通过用户指定的排量额定曲线或分配给通道或洪泛区元素的表格来模拟水工结构。逆流是可能的。不连续的网格元素之间可能会发生涵洞流动。通用涵洞方程将说明出入口和控制。

雨水排放系统

有的地表水和雨水排放系统。雨水排放组件可以的管道系统，入口，排水口和人孔盖。使用五种雨水排放入口模型模拟入口控制。人孔盖可以弹出。通过入口或带有人孔的接线盒的流出是基于管道压力和地表水高程之间的比较。排污口有很多类型，可能水下排污口和挡板。

堤防溃坝

可以通过在网格元素边界上指定波峰高程来模拟堤坝，路堤和大坝。有几种堤坝破坏方案，的冲蚀侵蚀模型和九种沉积物输送方式。提防破坏可以通过脆弱性曲线启动。

建筑物和流动障碍

可以对由于建筑物或要素造成的洪泛区存储损失进行建模。可以将部分或整个元素从潜在的淹没中删除。网格元素流交换在八个流向中都可能部分或受阻。

屋面径流

屋顶的降雨径流可通过落水管入口控制和防护墙储存进行模拟。可以指定可变深度公差值（TOL）以适应屋顶存储。屋顶的降雨径流将根据屋顶坡度添加到建筑物周围的地下水面。正的屋顶水头可以使水流加入地表水，而洪水仍然会在建筑物周围流动。

低影响发展

可以使用空间可变的公差深度（TOL）值来模拟用于站点开发的批量洪水蓄水库。这可能生物保留，绿色屋顶，雨水花园，可渗透的人行道，排水系统断开，大坝和现场存储。分配TOL值以表示给定网格元素上的复合低影响开发（LID）技术。不同的网格元素可以不同的LID技术。

分配通道流

可以用小溪和沟渠代替表层流模拟陆上流。较小的分配通道会随着的流量进入沟渠而扩大。这种分配流可以缩短冲积扇洪水泛滥的时间。

泥浆和泥石流

FLO-2D模型使用二次流变模型模拟泥流，该模拟粘性应力，屈服应力，湍流和分散应力项，它们是沉积物浓度的函数。黏性泥浆流可能会停止流动，反之，泥浆流可能会因流入而被稀释。

泥沙输送

使用11个可用方程之一来计算河道和陆地流量的泥沙输送。沉积物的体积以网格元素为基础。冲刷和沉积在通道横截面上不均匀分布。可以通过尺寸分数和装甲模拟沉积物路径。

地下水与地表水交换

FLO-2D模型在运行时与USGS地下水MODFLOW模型关联。地下水和地表交换可以双向发生。

限制弗劳德数

限制弗劳德数可以分配给渠道、街道和漫滩网格元素。当在网格元素中弗劳德数时，模型将增加粗糙度值以抑制数值波动。对于模型泛洪路由，为合理的Froude数校准n值。

模型输出，结果和映射

文本输出被写入ASCII文件。后处理器MAPPER程序创建阴影轮廓，线轮廓或网格元素流深图和危险图。可以评估洪水损失，并且可以将FLO-2D输出视为洪水动画。MAPPER还将自动生成可以直接导入到ASCII的形状文件。DFRIM工具可用于FEMS FIS研究。现在可以使用HDF5或NetCDF二进制格式将结果写入TIMDEP输出文件。FLO-2D PRO根据ITIMEP变量上指定的值以不同的格式写入TIMDEO输出文件：

0：没有TIMDEP.OUT结果

1：写入TIMDEP.OUT；

2：写入TIMDEP.OUT和HDF5；

3：写入TIMDEP.OUT和NETCDF4文件；

4：写入输出文件。

对于选项0、1、2、3或4，指定输出时间步TIMTEP。TIMDEP文件中输出的输出量的数量也得到扩展。