基于网格的水动力学模型FloodArea的基础知识

基于网格的水动力学模型FloodArea是一个软件模型，用于计算暴雨事件、河流洪水以及大坝和堤坝决堤造成的洪水，它可以让你在人口稠密和无人居住的地区以高水平应对洪水风险。本文将介绍FloodArea的一些基础知识。

一、应用领域

洪水区高性能计算11 根据三个选项计算洪水面积：

具有给定水位的水道，使水流过河岸并淹没周围区域（洪水）。水位可以在空间上（例如沿着河道）和时间上变化。
一个点输入，其中水在指定坐标处被取出或输入到模型中。点输入的体积在时间和空间上是可变的，也可以取决于水位。
降雨事件，水供应范围较大。此选项可用于降水事件的同步。降雨量可以在空间上划分和执行具有不同的降水水位线图。调查区域的径流系数可以随模拟时间的变化而变化。

这三个计算选项可以自由组合。计算结果是用户可自由选择的时间间隔内的GeoTIFF栅格。由于结果的时间顺序，洪水可以追溯到任一细节。结果输出单位可以是在绝对高度或洪水深度（与地表的高度差）中。如果需要，还可以写入每个时间间隔的电流流向和流速。

可以通过指定附加参数（可选功能）来详细指定仿真。为了优化流速对实际的适应，粗糙度系数，在下文中视为粗糙度，必须以网格的形式给出。粗糙度可以根据淹没的深度或通过开关自动增加或减少。这样可以更真实地表示茂密植被中的流动行为。

二、计算性能

洪水区高性能计算11是并行化的 - 在模拟（平铺）期间将intrest区域划分为图块，这些瓦片分布在计算机的pyhsical处理器内核上。

切片的边缘重叠了4个像素，以同步切片边缘的模拟径流。在旧版本中，图块仅重叠3个像素 - 重叠像素的增加改善了同步并使音量平衡更加准确。工作磁芯之间的面积划分可实现处理功率的利用，而与磁芯数量无关。

输入数据的预处理以前通过Python脚本单独运行，现在使用C++在核心中实现。这简化了计算的开始，并大大缩短了所需的时间。密集的基准测试表明，与FloodArea相比，模拟时间缩短了2到3倍高性能计算10.3，由于这些改进。

在研究项目的测试中，速度提高了4倍。与洪泛区HPC 10.3相比，洪泛区HPC 11在计算时间上也表现出更高的稳定性，尤其是在模拟区域的大小和形状(NoData的份额，贴片的匹配等)方面。

三、局限性

水量小的体积平衡

应该注意的是，洪水区高性能计算11适用于河流洪水或大雨。 FloodArea使用1/100 mm 的整数值进行内部计算，并将0.02 mm的水量写入输出。早期版本的FloodArea的阈值仅为1 mm。然而，这意味着水平衡不适合低于润湿损失的降水，降水量少的体积损失随着降水量的增加而相对较小。在正常的大雨事件中，体积损失蕞大为1-2%。流动过程（实际和模型中）仅从几 1/10毫米开始，在模型中，栅格单元之间的交换量必须起码为1/100 mm（蕞小可能值）。