ООО "Научно-производственное предприятие "АКВАРИУС"
г. Москва, 125362, а/я 71
Строительный проезд, д. 7А, корп. 9
Тел.: (495)- 646 95 81; 646 95 82; Факс: (495)- 646 95 80

Сертифицированные расчетные программы

  •  «RIVER» - для расчета течений в разветвленной системе русел с учетом дождевого стока и снеготаяния;
     
  • «FLOOD» - для расчета меженных и паводковых течений и деформаций дна в реках и речных долинах;
     
  • «БОР» - для расчета бурных потоков и волн прорыва, возникающих при разрушении плотин и ледовых заторов;
     
  • «Ущербы от паводков» - для расчета зон возможных разрушений в балловой системе при прохождении природных и техногенных паводков;
     
  • «GIVVER» - для визуализации расчётов на гибридных сетках с применением электронных топографических карт.

           Все программы реализованы в операционной среде WINDOWS на языках FORTRAN, DELPHI. Ограничения на размеры расчетной области и детальность проводимых расчетов накладываются только производительностью применяемых ЭВМ.

 
Комплекс программ «RIVER»

Комплекс программ "RIVER" предназначен для компьютерного моделирования течений в системе речных долин с произвольной русловой сетью, а также для расчета деформаций дна водотоков. В основу математических моделей положены уравнения Сен-Венана с учетом конвективных слагаемых, уравнения переноса примеси и деформаций дна в одномерной схематизации. Для расчета боковой приточности применяется оригинальная модель паводкового стока с водосбора, учитывающая снеготаяние, осадки, испарение, инфильтрацию и обеспечивающая неотрицательность толщины поверхностного слоя стока при любых соотношениях расчетных параметров.
Программа "RIVER" позволяет рассчитывать как стационарные, так и нестационарные режимы течения с учетом аккумуляции воды на пойме и управления режимами водотоков при помощи водоподъемных плотин. Развитый интерфейс с использованием ГИС-технологий позволяет эффективно анализировать и редактировать исходную информацию (поперечные сечения, гидрографы расходов, метеорологические данные), а также просматривать результаты расчетов (скорости и уровни воды, зоны затопления) на электронной топографической карте и распечатывать их в заданном масштабе.
Численное моделирование с помощью комплекса "RIVER" позволяет принимать рациональные проектные решения и прогнозировать влияние природных явлений и человеческой деятельности на окружающую среду.

 

Комплекс программ “FLOOD”

Комплекс программ "FLOOD" предназначен для компьютерного моделирования течений в мелководных нестратифицированных водоемах и водотоках, в том числе паводковых течений в системе затапливаемых речных долин с произвольной русловой сетью, а также для расчета деформаций дна водотоков. В основу математических моделей положены двумерные уравнения Сен-Венана с учетом конвективных слагаемых и уравнения переноса примеси и деформаций дна в прибли¬жении мелкой воды. Для расчета паводковых русло-пойменных потоков применяется оригинальная двухслойная модель, в которой течение в руслах считается одномерным (нижний слой), а пойменное течение двумерным (верхний слой), с учетом обмена массой и импульсом между слоями.
Расчет ведется на неструктурированных треугольных сетках. Границы области течения в плане и поверхность дна могут быть произвольными, возможен учет различных дорожных, берегозащитных, водопропускных и гид¬ротехнических сооружений (дорог, мостов, дамб обвалования, полузапруд, водозаборных ковшов и т.п.). Численное моделирование с помощью комплекса "FLOOD" позволяет принимать рациональные проектные решения и прогнозировать влияние природных явлений и человеческой деятельности на окружающую среду.


Комплекс программ «БОР»

Комплекс программ «БОР» предназначен для расчета паводковых течений в реках и речных долинах, вызванных разрушением напорного фронта плотин. Расчет волны прорыва в верхнем бьефе (водохранилище) и нижнем бьефе (долине реки) производится совместно сквозным образом, возможен расчет распространения волны по сухому дну. Границы области течения в плане и поверхность поймы и дна русла могут быть произвольными с учетом различных дорожных и гидротехнических сооружений (мостовых переходов, дамб обвалования и т.п.). Все топографические данные для расчетов берутся с электронных топографических карт выбранного масштаба, для более детального задания батиметрии русла и водохранилища могут привлекаться лоцманские карты и материалы промеров глубин с помощью эхолота и спутниковой системы позиционирования (GPS).
Программный комплекс работает во взаимодействии картографическим редактором «НЕВА» и содержащий ряд программ, обеспечивающих взаимодействие между различными частями комплекса и визуализацию результатов счета.
Весь комплекс можно разделить на три основные части: программы подготовки исходных данных (входной интерфейс), программы расчета гидравлических характеристик потока, программы представления результатов расчетов (выходной интерфейс). 

Подготовка данных включает следующие операции:
• выбор и стыковку листов электронной географической карты, содержащих информацию о расчетном участке водотока;
• выделение расчетной области, которая включает в себя водохранилище и участок долины реки заданной протяженности в нижнем бьефе плотины, ограниченный, например, априори не затапливаемыми горизонталями рельефа;
• формирование батиметрии русла и водохранилища на основе как картографических данных (глубины и ширины русла, значения урезов водной поверхности, очертания островов и отмелей и т.п.), так и данных, полученных из других источников (с лоцманских карт, съемок дна гидролокатором и эхолотом);
• создание внутри расчетной области объединенного рельефа, включающего как горизонтали и высотные отметки пойменных участков, так и отметки дна русла и водохранилища;
• построение в расчетной области сетки для пространственной дискретизации уравнений, состоящей из четырехугольных и треугольных ячеек и учитывающей топографические и иные особенности рассматриваемого участка;
• выделение на основе анализа электронной карты участков поймы с повышенным сопротивлением водному потоку (залесенных, имеющих плотную жилую или промышленную застройку и т.п.) и задание для них повышенных значений коэффициентов шероховатости;
• интерполяцию (пересчет) в узлы расчетной сетки отметок построенного объединенного рельефа и коэффициентов шероховатости;
• задание начальных и граничных условий для проведения расчетов (начальных уровней водной поверхности в верхнем и нижнем бьефах плотины, расходов воды в главном русле и основных притоках);
• задание сценария развития прорана (мгновенное разрушение всего напорного фронта плотины, частичное (блочное) разрушение, постепенное увеличение прорана в грунтовой плотине);
• размещение на плане расчетной области контрольных линий и точек (вдоль оси русла, у населенных пунктов, мостовых переходов и т.п.) с целью наблюдения за динамикой изменения параметров волны прорыва вдоль русла и во времени
.

В процессе подготовки исходных данных используется ряд оригинальных программ, в том числе:
• «DELGRAN» - программа расстановки дополнительных узлов на границе расчетной области;
• «SET_GIS» - программа построения треугольных и гибридных (смешанных треугольно-четырехугольных) сеток, которая является современной версией программы «TRIANA»;
• «SET_OPT» - программа оптимизации (улучшения качества) сформированных треугольных и гибридных сеток посредством итерационной минимизации функционала формы ячеек;
• «HARMINT» - программа гармонической интерполяции функции, заданной на нерегулярных наборах точек.
Программа расчета гидравлических характеристик потока «BOR» может быть активизирована только после формирования всех перечисленных выше исходных данных и задания пользователем продолжительности расчета. Программа состоит из головного модуля, осуществляющего чтение файлов исходных данных и запись результатов счёта, и ряда подпрограмм, обеспечивающих численное решение двумерных уравнений Сен-Венана. В процессе счета в заданные моменты времени сохраняются скорости течения и уровни водной поверхности во всех ячейках сетки. Кроме того, формируется файл максимальных за все время прохождения паводка уровней воды и скоростей течения для каждой ячейки, файл времен добегания фронта и гребня волны прорыва, а также файлы изменения параметров течения в контрольных точках и в заданных сечениях.
На основе рассчитанных данных с помощью специально разработанной программы «GIVVER» осуществляется визуализация процесса прохождения волны прорыва. Значения расчётных величин в контрольных створах, поперечниках и сечениях представляются в виде графиков функций времени или расстояния соответственно. Значения расчётных величин в «плане» (уровни водной поверхности, глубины затопления, скорости потока, времена добегания и затопления) представляются поверхностями, отображаемыми линиями одинакового уровня, цветовыми заливками по шкале и в виде векторных полей. Результаты отображения сохраняются в виде слоев электронной карты и могут быть выведены на экран монитора и принтер наряду с другими слоями карты (населенными пунктами, дорогами, промышленными предприятиями и т.д.), что позволяет оценить возможные последствия прохождения прорывного паводка.


Комплекс программ «Ущербы от паводков»

Эта программа является развитием программы «БОР» и позволяет рассчитывать степень возможных разрушений (в балловом эквиваленте) от прохождения паводков и волн прорыва.


Программа “GIVVER”

Программа "GIVVER" предназначена для визуализации результатов компьютерного моделирования течений в водотоках и водоёмах, выполненных на гибридных сетках, состоящих из треугольных и четырёхугольных ячеек.
Программа "GIVVER" позволяет создавать в слоях специально формируемой электронной карты расчётную сетку, поля векторных значений, поля скалярных значений в виде горизонталей и цветовых заливок на различные моменты времени. Дополнительно формируются координатные сетки, масштабы векторных полей, шкалы цветовых заливок. Эта технология позволяет отображать результаты как самостоятельно, так и с использованием в качестве основы цифровых топографических карт. Дружественный интерфейс позволяет включать и выключать для совместного отображения отдельные слои, менять масштаб отображения, создавать растровые файлы произвольных фрагментов. Имеется возможность просмотра расчётных значений в отдельных ячейках на фиксированный момент либо в виде графических зависимостей от времени.
Отличительной особенностью программы является одновременное использование нескольких цветовых палитр для совместного отображения поверхностей земли, воды и других расчётных величин. Отсутствие пересчета на прямоугольную сетку обеспечивает более корректную отрисовку криволинейных границ и сохранение локальных экстремумов функций.


Вернуться в раздел Численное моделирование.