GSSHA
GSSHA
開発者エンジニア研究開発センター
安定版リリース
6.0 / 2013年1月30日 （2013年1月30日）
書かれたC++
オペレーティング·システムLinux、Microsoft Windows
タイプ水文学的モデリング
ライセンスパブリックドメインソフトウェア
Webサイトhttp://chl.erdc.usace.army.mil/gssha

GSSHA（グリッド地表/地下水文解析）[ 1 ]は、米国陸軍工兵隊の技術者研究開発センターが開発した2次元の物理ベースの流域モデルです。地表水と地下水の水文学、浸食、堆積物の輸送をシミュレートします。GSSHAモデルは水理工学と研究に使用されており、連邦緊急事態管理庁（FEMA）の水文学モデルのリストに掲載されており、洪水ハイドログラフ推定のための国家洪水保険プログラムでの使用が承認されています。入力は、モデルを地理情報システム（GIS）に効果的にリンクする流域モデリングシステムインターフェース[ 2 ]によって最もよく準備されます。

GSSHAは、流域の地形と特性を、数値標高モデル（DEM）の表現に類似した、一定サイズの正方格子で表現します。関連するモデルパラメータは、インデックスマップを用いてモデルグリッドに割り当てられます。インデックスマップは、土壌図、土地利用／土地被覆図、植生図、その他の自然地理図から作成されることが多いです。

歴史

GSSHAモデル[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]はCASC2D水文モデル[ 6 ] [ 7 ]から派生した。GSSHA は機能、オプション、数値手順の面でCASC2Dを大幅に改良したものである。GSSHAには、安定性基準に応じた動的な時間ステップ、異なる数値プロセスに対する異なる時間ステップ、マルチプロセッサコンピュータでの実行機能などが含まれる。GSSHAに含まれるプロセスには、地表水と地下水の流れ、水路の水理学、蒸発散、浸食と堆積、雨水排水網、排水溝、さまざまな水理構造物、汚染物質/栄養素の運命と輸送などがある。

処方

GSSHAは、流域を規則的な正方格子で計算的に離散化します。標高データはデジタル標高モデルから取得されます。

GSSHAはベクトルチャネル表現を使用します。これにより、グリッド解像度に依存せず、チャネルを任意の方向に流したり蛇行させたりすることが可能になり、チャネルの長さと傾きを正確に維持できます。

GSSHAモデルは、当初から複数のイベントからなる「長期」シミュレーションが可能なように開発されました。そのため、必要な入力には気象変数と地表エネルギー収支パラメータが含まれます。蒸発散パラメータの季節性もモデルに組み込まれています。

陸上流および水路流の水理学は、陽的有限体積拡散波動スキームに基づいています。陸上流および水路流のルーチンでは、動的時間ステップを用いることでモデルの安定性を向上させ、シミュレーション時間を短縮します。

地表貯留層と地下貯留層は、様々な数値解析手法を用いて、不飽和帯を介して連結されます。2次元差分地下水解析ソルバーは、河床コンダクタンス層を介して河川と結合されます。

侵食と土砂輸送を計算するためのオプション手法は数多くあります。このモデルは、砂とは異なる比重を持つ土砂の輸送をシミュレートするために使用できます。

特定のプロセスシミュレーションオプション

現在、GSSHA モデルに追加されているものには、栄養素と汚染物質の発生源/シンク/輸送が含まれます。

計算の詳細

GSSHAはC++でプログラムされており、WindowsまたはLinuxコンピュータで動作します。このモデルはコマンドライン駆動型で、バッチモードで使用できます。 現在、MPIまたはOpenMPアプローチを用いた並列計算が可能です。現在、超並列分散メモリアーキテクチャのマシンで実行できるようにコードを移植する作業が進行中です。

これまでの申請

  • 洪水モデリング
  • 土壌水分予測
  • 受水域への堆積物の負荷
  • 潮汐およびハリケーンによる高潮と沿岸洪水の予測
  • エンジニアリング設計
  • 水文学教育
  • 水文学的研究

参考文献

  1. ^ Downer, CW、およびFL Ogden、2004、「GSSHA：多様な河川流量生成プロセスをシミュレートするためのモデル」、 J. Hydrol. Engrg.、9(3):161-174。
  2. ^ WMS
  3. ^ Downer, CW、およびFL Ogden、2004、「GSSHA：多様な河川流量生成プロセスをシミュレートするためのモデル」、 J. Hydrol. Engrg.、9(3):161-174。
  4. ^ Downer, CW, FL Ogden, JM Niedzialek、および S. Liu (2006)、「Gridded Surface/Subsurface Hydrologic Analysis (GSSHA) Model: A Model for Simulating Diverse Streamflow Producing Processes」、p. 131-159、Watershed Models、VP Singh および D. Frevert 編、Taylor and Francis Group、CRC Press、637 pp。
  5. ^ Downer, CW、および FL Ogden、2006、「Gridded Surface Subsurface Hydrologic Analysis (GSSHA) User's Manual、バージョン 1.43 for Watershed Modeling System 6.1、System Wide Water Resources Program、Coastal and Hydraulics Laboratory、米国陸軍工兵隊、Engineer Research and Development Center、ERDC/CHL SR-06-1、207 pp.」
  6. ^ Julien, PY; Saghafian, B. 1991. CASC2D ユーザーマニュアル - 2次元流域降雨流出モデル. 土木工学レポート, CER90-91PYJ-BS-12. コロラド州立大学、フォートコリンズ. 66 pp.
  7. ^ Ogden, FL、PY Julien、2002、「分散モデル CASC2D」、小流域水文学の数理モデル、第2巻、VP Singh、R. Frevert、D. Meyers編、Water Resources Publications、 ISBN 1-887201-35-1、972ページ。
  8. ^ Ogden, FLおよびB. Saghafian、1997、「Green and Ampt Infiltration with Redistribution」、 J. Irrigation and Drainage Engineering、123(5):386-393。
  9. ^ Kilinc, MY, Richardson, EV (1973). 「模擬降雨によって生成された地表流による土壌浸食のメカニズム」コロラド州立大学水文学論文集第63号、コロラド州フォートコリンズ。
  10. ^ Englund, F.、および E. Hansen、沖積河川における堆積物輸送に関するモノグラフ、62 ページ、Teknisk Vorleg、コペンハーゲン、デンマーク、1967 年。
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