r.sim.watergrass — online w chmurze

PROGRAM:

IMIĘ

r.sim.woda - Symulacja hydrologiczna przepływu lądowego z wykorzystaniem metody próbkowania ścieżki (SIMWE).

SŁOWA KLUCZOWE

raster, hydrologia, gleba, przepływ, przepływ lądowy, model

STRESZCZENIE

r.sim.woda
r.sim.woda --help
r.sim.woda [-t] podniesienie=Nazwa dx=Nazwa dy=Nazwa [deszcz=Nazwa] [deszcz_wartość=unosić się]
[przenikać=Nazwa] [wartość_infil=unosić się] [mężczyzna=Nazwa] [wartość_człowieka=unosić się] [Kontrola przepływu=Nazwa]
[obserwacja=Nazwa] [głębokość=Nazwa] [rozładowanie=Nazwa] [błąd=Nazwa]
[wyjście_walkerów=Nazwa] [logfile=Nazwa] [nwalkersi=liczba całkowita] [nitracje=liczba całkowita]
[krok_wyjściowy=liczba całkowita] [współczynnik_dyfuzji=unosić się] [hmaks=unosić się] [pół=unosić się]
[hbeta=unosić się] [--przepisać] [--pomoc] [--gadatliwy] [--cichy] [--ui]

Flagi:
-t
Dane wyjściowe szeregów czasowych

--przepisać
Zezwalaj plikom wyjściowym na zastępowanie istniejących plików

--help
Wydrukuj podsumowanie wykorzystania

--gadatliwy
Pełne wyjście modułu

--cichy
Cichy moduł wyjściowy

--UI
Wymuś uruchomienie okna GUI

Parametry:
podniesienie=Nazwa [wymagany]
Nazwa wejściowej mapy rastrowej elewacji

dx=Nazwa [wymagany]
Nazwa mapy rastrowej x-pochodnych [m/m]

dy=Nazwa [wymagany]
Nazwa mapy rastrowej pochodnych y [m/m]

deszcz=Nazwa
Nazwa mapy rastrowej nadmiaru opadów (deszcz-infilt) [mm/godz.]

deszcz_wartość=unosić się
Jednoznaczna wartość nadmiaru opadów deszczu [mm/godz.]
Zaniedbanie: 50

przenikać=Nazwa
Nazwa mapy rastrowej szybkości infiltracji odpływu [mm/godz.]

wartość_infil=unosić się
Jednoznaczna wartość współczynnika infiltracji spływu [mm/godz.]
Zaniedbanie: 0.0

mężczyzna=Nazwa
Nazwa mapy rastrowej n Manninga

wartość_człowieka=unosić się
Unikalna wartość n Manninga
Zaniedbanie: 0.1

Kontrola przepływu=Nazwa
Nazwa mapy rastrowej sterowania przepływem (współczynnik przepuszczalności 0-1)

obserwacja=Nazwa
Nazwa lokalizacji pobierania próbek mapa punktów wektorowych
Lub źródło danych do bezpośredniego dostępu do OGR

głębokość=Nazwa
Nazwa wyjściowej mapy rastrowej głębokości wody [m]

rozładowanie=Nazwa
Nazwa mapy rastrowej zrzutu wody wyjściowej [m3/s]

błąd=Nazwa
Nazwa mapy rastrowej błędów symulacji wyjściowej [m]

wyjście_walkerów=Nazwa
Nazwa podstawowa wyjściowej mapy punktów wektorowych spacerowiczów
Nazwa wyjściowej mapy wektorowej

logfile=Nazwa
Nazwa wyjściowego pliku tekstowego punktów próbkowania. Dla każdego wektora obserwacji wskaż czas
przechowywana jest seria transportu osadu.

nwalkersi=liczba całkowita
Liczba spacerowiczów, wartość domyślna to dwukrotność liczby komórek

nitracje=liczba całkowita
Czas wykorzystany na iteracje [minuty]
Zaniedbanie: 10

krok_wyjściowy=liczba całkowita
Przedział czasu tworzenia map wyjściowych [minuty]
Zaniedbanie: 2

współczynnik_dyfuzji=unosić się
Stała dyfuzji wody
Zaniedbanie: 0.8

hmaks=unosić się
Progowa głębokość wody [m]
Dyfuzja wzrasta po osiągnięciu tej głębokości wody
Zaniedbanie: 0.3

pół=unosić się
Stała wzrostu dyfuzji
Zaniedbanie: 4.0

hbeta=unosić się
Współczynnik wagowy dla wektora prędkości przepływu wody
Zaniedbanie: 0.5

OPIS

r.sim.woda to model symulacyjny przepływu lądowego w skali krajobrazu zaprojektowany przestrzennie
zmienny teren, gleba, pokrywa i opady deszczu. Przepływ płytkiej wody 2D jest
opisane dwuwymiarową postacią równań Saint Venanta. Rozwiązanie numeryczne jest oparte
nad koncepcją dualizmu między polem a cząsteczkową reprezentacją modelowanego
ilość. Funkcja Greena, metoda Monte Carlo, zastosowana do rozwiązania równania, zapewnia
solidność niezbędna w warunkach zmiennych przestrzennie i wysokich rozdzielczościach (Mitas i
Mitasowa 1998). Kluczowe dane wejściowe modelu obejmują wysokość (podniesienie mapa rastrowa), przepływ
wektor gradientu określony przez pochodne cząstkowe pierwszego rzędu pola wysokości (dx i dy
mapy rastrowe), nadmiar opadów (deszcz mapa rastrowa lub deszcz_wartość pojedyncza wartość) i a
współczynnik chropowatości powierzchni podany przez n Manninga (mężczyzna mapa rastrowa lub wartość_człowieka pojedynczy
wartość). Mapy rastrowe z pochodnymi cząstkowymi można obliczać wraz z interpolacją DEM
używając opcji -d w module v.surf.rst. Jeśli mapa rastrowa wysokości jest już dostarczona,
pochodne cząstkowe można obliczyć za pomocą modułu r.slope.aspect. Pochodne cząstkowe są
służy do określenia kierunku i wielkości prędkości przepływu wody. Aby uwzględnić
z góry określony kierunek przepływu, algebrę mapy można wykorzystać do zastąpienia częściowych danych terenowych
pochodne z predefiniowanymi pochodnymi cząstkowymi w wybranych komórkach siatki, takich jak stworzone przez człowieka
kanały, rowy czy przepusty. Równania (2) i (3) z tego raportu można wykorzystać do
obliczyć pochodne cząstkowe predefiniowanego przepływu, korzystając z jego kierunku określonego przez aspekt i
nachylenie.

Moduł automatycznie konwertuje odległości poziome ze stóp na system metryczny
informacje o bazie danych/projekcji. Nadmiar opadów definiuje się jako intensywność opadów -
współczynnik infiltracji i powinien być podany w [mm/godz.]. Intensywność opadów jest zwykle
dostępne w stacjach meteorologicznych. Szybkość infiltracji zależy od właściwości gleby i
pokrycie terenu. Zmienia się w czasie i przestrzeni. Do nasyconej gleby i stałego przepływu wody
można to oszacować za pomocą współczynników przewodnictwa hydraulicznego nasyconego na podstawie pola
pomiarów lub przy użyciu wartości odniesienia, które można znaleźć w literaturze. Opcjonalnie użytkownik
może dostarczyć mapę tempa infiltracji przepływu lądowego przenikać lub pojedyncza wartość wartość_infil in
[mm/h], które skutecznie kontrolują szybkość infiltracji wody już płynącej
zmniejszenie głębokości przepływu i rozładowania. Przepływ lądowy może być dodatkowo kontrolowany przez
przepuszczalnych zapór zwrotnych lub podobnych konstrukcji, użytkownik może dostarczyć ich mapę
struktury i ich współczynnik przepuszczalności na mapie Kontrola przepływu który definiuje
prawdopodobieństwo przejścia cząstek przez strukturę (wartości będą wynosić 0-1).

Dane wyjściowe zawierają rastrową mapę głębokości wody głębokość w [m] oraz rastrową mapę zrzutu wody
rozładowanie w [m3/s]. Błąd rozwiązania numerycznego można analizować za pomocą błąd
mapa rastrowa (wynikowa głębokość wody jest średnią, a err jest jej RMSE). Wyjście
mapa punktów wektorowych wyjściowi_spacerowicze może służyć do analizy i wizualizacji rozkładu przestrzennego
spacerowiczów w różnych czasach symulacji (zwróć uwagę, że wynikowa głębokość wody jest oparta na
gęstość tych spacerowiczów). Rozkład przestrzenny błędu numerycznego
z rozwiązaniem próbkowania ścieżki można analizować za pomocą pliku rastrowego błędów wyjściowych [m]. Ten
błąd jest funkcją liczby cząstek użytych w symulacji i można go zmniejszyć
poprzez zwiększenie liczby spacerowiczów podanej przez parametr nwalkersi. Czas trwania symulacji
jest kontrolowany przez nitracje parametr. Wartość domyślna to 10 minut, osiągając
stan ustalony może wymagać znacznie dłuższego czasu, w zależności od kroku czasowego, złożoności
ukształtowanie terenu, pokrycie terenu i wielkość obszaru. Wyjściowy walker, mapy głębokości wody i rozładowania
można zapisać podczas symulacji za pomocą flagi szeregów czasowych -t i krok_wyjściowy parametr
określenie kroku czasowego w minutach dla zapisu plików wyjściowych. Pliki są zapisywane z sufiksem
reprezentujący czas od rozpoczęcia symulacji w minutach (np. wgłęb.05, wgłęb.10).
Obsługiwane jest monitorowanie głębokości wody w określonych punktach. Mapa wektorowa z obserwacją
należy podać punkty i ścieżkę do pliku dziennika. Dla każdego punktu na mapie wektorowej, który jest
znajduje się w obszarze obliczeniowym, głębokość wody jest rejestrowana w każdym kroku czasowym
plik dziennika. Plik dziennika jest zorganizowany w formie tabeli. Pojedynczy nagłówek identyfikuje kategorię
liczba zarejestrowanych punktów wektorowych. W przypadku nieprawidłowych danych dotyczących głębokości wody przyjmuje się wartość -1
używany.

Przepływ lądowy jest kierowany na podstawie cząstkowych pochodnych pola wysokościowego lub innego krajobrazu
cechy wpływające na przepływ wody. Równania symulacji zawierają termin dyfuzyjny
(współczynnik_dyfuzji parametr), który umożliwia przepływowi wody pokonywanie obniżeń wysokościowych lub
przeszkody, gdy głębokość wody przekracza wartość progową głębokości wody (hmaks.), podane w [m].
Kiedy zostanie osiągnięty, termin dyfuzji wzrasta, jak podano przez pół i termin adwekcji
(kierunek przepływu) podaje się jako „przeważający” kierunek przepływu obliczony jako średni przepływ
kierunki z poprzedniego hbeta liczba komórek siatki.

UWAGI

Dwuwymiarowy przepływ płytkiej wody jest opisany dwuwymiarową postacią równań Saint Venanta
(np. Julien i in., 1995). Ciągłość przepływu wody jest połączona z zależnością
równanie zachowania pędu i dla płytkiego przepływu lądowego, promień hydrauliczny
jest aproksymowana przez normalną głębokość przepływu. Układ równań jest zamknięty za pomocą
Relacja Manninga. Model zakłada, że ​​przepływ jest zbliżony do fali kinematycznej
przybliżenie, ale uwzględniamy termin podobny do dyfuzji, aby uwzględnić wpływ dyfuzji
efekty falowe. Takie włączenie dyfuzji do symulacji przepływu wody nie jest niczym nowym
i podobny wyraz uzyskano w wyprowadzaniu równań dyfuzyjno-adwekcyjnych dla
przepływ lądowy, np. przez Lettenmeiera i Wooda (1992). W naszym przeformułowaniu upraszczamy
współczynnik dyfuzji do stałej i używamy zmodyfikowanego składnika dyfuzji. The
stała dyfuzji, której użyliśmy, jest raczej mała (w przybliżeniu jeden rząd
wielkość mniejsza niż odwrotność współczynnika Manninga), a zatem wynik
przepływ jest zbliżony do reżimu kinematycznego. Jednak termin dyfuzji poprawia kinematykę
rozwiązanie, pokonując małe płytkie wgłębienia, które są powszechne w cyfrowych modelach terenu (DEM) i przez
wygładzenie przepływu przez nieciągłości zbocza lub nagłe zmiany Manninga
współczynnik (np. z powodu drogi lub innych antropogenicznych zmian wysokości lub pokrywy).

Warzywa funkcjonować stochastyczny metoda of rozwiązanie.
Równania Saint Venanta są rozwiązywane metodą stochastyczną zwaną Monte Carlo (bardzo
podobne do metod Monte Carlo w obliczeniowej dynamice płynów lub do kwantowego Monte Carlo
podejścia do rozwiązywania równania Schrodingera (Schmidt i Ceperley, 1992, Hammond i in.
wsp., 1994; Mitas, 1996)). Zakłada się, że równania te są reprezentacją
procesy stochastyczne ze składowymi dyfuzji i dryfu (równania Fokkera-Plancka).

Technika Monte Carlo ma kilka unikalnych zalet, których jest coraz więcej
ważne ze względu na nowe osiągnięcia w technologii komputerowej. Być może jeden z najbardziej
Istotną właściwością Monte Carlo jest solidność, która umożliwia rozwiązywanie równań
dla złożonych przypadków, takich jak nieciągłości we współczynnikach operatorów różniczkowych
(w naszym przypadku nagłe zmiany nachylenia lub pokrycia itp.). Można również oszacować przybliżone rozwiązania
dość szybko, co pozwala nam na przeprowadzenie wstępnych badań ilościowych lub
szybko wyodrębnić trendy jakościowe za pomocą skanów parametrów. Ponadto metody stochastyczne
są dostosowane do nowej generacji komputerów, ponieważ zapewniają skalowalność z poziomu pojedynczego
stacji roboczej do dużych równoległych maszyn ze względu na niezależność punktów próbkowania.
Dlatego metody są przydatne zarówno do codziennej pracy eksploracyjnej z wykorzystaniem komputera stacjonarnego
komputera oraz do dużych, najnowocześniejszych aplikacji korzystających z obliczeń o wysokiej wydajności.

PRZYKŁAD

Region włóczni:
g.region raster=wysokość.10m -p
r.slope.aspekt elewacja=elewacja.10m dx=elev_dx dy=elev_dy
# mapy syntetyczne
r.mapcalc "deszcz = if(wysokość.10m, 5.0, null())"
r.mapcalc "załoga = if(wysokość.10m, 0.05, null())"
r.mapcalc "infilt = if(elevation.10m, 0.0, null())"
# symulować
r.sim.woda elewacja=wysokość.10m dx=elev_dx dy=elev_dy \
deszcz=człowiek deszczu=załoga infil=infilt \
nspacerowiczów=5000000 głębokość=głębokość

Uzdatnianie wody głębokość mapa in dotychczasowy Grusza (SD) obszar

BŁĄD WIADOMOŚCI

Jeśli moduł nie powiedzie się
BŁĄD: nwalk (7000001) > maxw (7000000)!
potem niższy nwalkersi należy wybrać wartość parametru.

Korzystaj z r.sim.watergrass online, korzystając z usług onworks.net