مدل هیدرولوژیکی GSSHA توسط مجموعه مهندسین ارتش آمریکا (US Army Corps of Engineers) در مرکز مهندسی و تحقیق و توسعه (USACE ERDC) توسعه داده شد. مدل گیشا بهبود و بازنویسی فرمول نویسی مدل CASC2D می باشد.

مدل رواناب CASC2D با الگوریتم روندیابی جریان دو بعدی شروع شد و توسط پروفسور جولیان با زبان برنامه نویسی (APL|A Programming Language) در دانشگاه کلرادو توسعه پیدا کرد. ماژول روندیابی جریان روسطحی توسط دکتر بهرام ثقفیان از زبان  APL به زبان فرترن تبدیل شد سپس در دانشگاه کلرادو باافزونه نفوذ گرین– امپت وموج انتشار صریح روندیابی کانال شد. بازنویسی و کدنویسی کدهایاین مدل  تحت زبان برنامه نویسی C در مرکز تحقیقاتی ارتش آمریکا (CERL) توسط دکتر ثقفیان صورت گرفت. روندیابی صریح کانال قبلا در دانشگاه کلرادو توسط  آقای Fred l Ogden به مدل CASC2D اضافه شده بود ایشان حالا دانشیار دانشگاه عمران و محیط زیست Connecticut هستند. مدل گیشا بانرم افزار WMS بطور مستقیم توسط  USACE ERDC یکپارچه شده است که همواره اسپانسر مدل و رابط است.

هدف اصلی از مدل GSSHA این است که به درستی شبیه سازی فرآیندهای مهم هیدرولوژیکی در حوزه های آبخیز را شناسایی و واقع گرایی کند .  این مدل برای شبیه سازی انواع مختلف تولید رواناب و تعیین فرایندهای فیزیکی کنترلی در حوزه های آبخیز در نظر گرفته شده است  . به عنوان مثال نفوذ بیش از حد ، مناطق  خاستگاه اشباع شده و بده  آب های زیرزمینی. توسعه مدل توسط الزامات زیر هدایت می شود:

حتما بخوانید  محدوده های اطمینان و ریسک در پروژه های هیدرولوژیکی کجاست؟

مدل باید قادر باشد به طور صریح محاسبه جریان، عمق جریان و رطوبت خاک در انواع رژیم ها و شرایط هیدرولوژیکی از جمله حوضه های غیر هورتونی را انجام دهد

فرمولاسيون بايد اثرات زير سطحي را در جريان آبراهه سطحی  بررسي کند.
الگوریتم های عددی باید قوی باشند؛
مدل باید جرم را حفظ کند؛
مدل باید بتواند برای مشکلات انتقال آلاینده تعمیم  یابد؛
زمان شبیه سازی باید به اندازه کافی کوتاه باشد تا پیش بینی های زمان واقعی برای استفاده در امکانات آموزشی وزارت دفاع انجام شود؛
مدل باید توسط رابط کاربری گرافیکی استاندارد (GUI) WMS پشتیبانی شود.
کد منبع باید برای ارتش ایالات متحده بدون محدودیت یا محدودیت در اصلاح یا انتشار نتایج در دسترس باشد

با وجود اینکه GSSHA از CASC2D مشتق شده است، فرمول GSSHA اساسا از نظر نحوه به روز رسانی فرآیندهای منحصربفرد در زمان با CASC2D متفاوت است فرمول CASC2D نسخه 1.18b از یک حلقه رویداد کوتاه مدت استفاده می کرد که در یک حلقه تبخیر-تعرق ساعتی  قرار گرفته است. در شبیه سازی CASC2D، زمانی که تولید رواناب  هورتونی متوقف می شود، حلقه رویداد کوتاه مدت، دور زده می شود که به طور موثر، تمام هیدرودینامیک ها را غیر از تبخیر- تعرق  آب موجود درخاک غیرفعال می کند. این فرمولاسیون برای شبیه سازی حوضه های غیر هورتونی  مناسب نیست، زیرا هیدرودینامیک جریان در مناطق اشباع شده و غیر اشباع متوقف می شود. در عوض، این فرایند مستقل از وقوع بارش است. علاوه بر این، با تخلیه آبهای زیرزمینی به جریان، هیدرودینامیک کانال ضروریست  که به طور مداوم اجرا شود.

حتما بخوانید  ماهیت حمل رسوب؛ بار معلق و بستر

برای تطبیق شمول فرایندهای پیوسته مانند جریان آب زیرزمینی اشباع و غیر اشباع، فرمول حلقه تودرتو مدل CASC2D حذف شد. فرمول GSSHA تنها از یک حلقه اصلی استفاده می کند. در GSSHA، هر فرایند گام زمان خود و زمان بروز رسانی مربوطه را دارد. در طی هر مرحله گام، زمان بروز هر فرایند انتخاب شده توسط کاربر بر خلاف زمان فعلی مدل بررسی می شود. هنگامی که آنها همزمان می شوند، روند به روز می شود و اطلاعات به روز شده از آن فرایند به فرآیندهای وابسته منتقل می شود. گام زمانی بروز رسانی یا گام زمانی فرآیندهای وابسته به عنوان بخشی از به روز رسانی فرآیند ممکن است تغییر کند. به عبارت دیگر، هر فرآیند در مدل می تواند به طور موثر گام زمانی هر فرایند دیگر را تغییر دهد.

مدل هیدرولوژیکی GSSHA

این فرمول اجازه  شبیه سازی همزمان کارآمد از فرآیندهایی که زمان پاسخ متفاوت دارند را میدهد ،مانند جریان های روسطحی، تبخیر-تعرق و جریان جانبی آب زیرزمینی. این طرح همچنین اجازه می دهد تا یک راه حل یکپارچه از فرآیندها همراه با شرایط مرزی و تبادل شارصورت گیرد.

 در نهایت، این طرح از طریق استفاده از مراحل بزرگتر زمانی وقتی که نرخ تغییر اجازه دهد باعث افزایش قابل توجهی در بهره وری محاسبات می شود . مدل GSSHA اساسا با مدل CASC2D متفاوت است، زیرا کاربرد مدل را به حوضه های غیر هورتونی گسترش می دهد. فرمول CASC2D فرض می کند  هنگامی که آب به داخل خاک نفوذ کند، به طور عمودی و یا توسط تبخیر-تعرق تخلیه و حذف می شود هم چنین آبهای سطحی یا آبهای زیرزمینی در زمینه تولید رواناب غیر هورتونی مورد توجه قرار نگرفته است. فرمول GSSHA می تواند تولید رواناب غیرهورتونی را شبیه سازی کند.

حتما بخوانید  دانلود آموزش ویدیویی مدل SWAT

روی هم رفته نرم افزار WMS با بهره گیری از مدل گیشا توانسته نواقص مدل   CASC2D را برطرف کند و علاوه بر تحلیل اندرکنش آب های زیرسطحی و روسطحی  حرکت افقی آب در خاک را تحلیل و همچنین شبیه سازی رواناب غیرهورتونی  را انجام دهد .  این مدل در زمین های مرطوب و خاک های اشباع و غیراشباع کاربرد دارد .

سایت ویکی گیشا که منبع غنی اطلاعات این مدل است هنگام درخواست دانلود خودآموز این مدل شما را به سایت WMS ارجاع می دهد . خانم پارسون شاخه سیستم های هیدرولوژیکی  مرکز توسعه تحقیقات مهندسی ارتش آمریکا می گوید : این برنامه Open Source  می باشد و محققان زیادی تا به امروز تلاش کرده اند تا این مدل را توسعه دهند از آنجایی که این مدل اهداف  تحقیقاتی و آموزشی دارد اگر قصد دارید در پروژه ای از آن استفاده کنید با مسئولیت خودتان این کار را بکنید . چون ممکن است  نسخه های متعددی از این مدل موجود باشد که محققان آن را بدون هیچ نظارت و توجهی توسعه داده باشند .

 

عباس آقامیری
نظر خود را بنویسید:
ثبت دیدگاه
دیدگاه های کاربران
هنوز هیچ دیدگاهی برای این مطلب ثبت نشده است

لطفا صبر کنید