Трехмерное моделирование предскажет распространение наводнений

Ученые из исследовательского центра IFC (Iowa Flood Center) Университета штата Айова разработали методику 3D-симуляции наводнений. Технология поможет лучше предсказывать распространение и возможные последствия потопов. О разработке исследователей рассказывает сайт Национальной лаборатории Ок-Ридж.

Переполнение рек в восточной части американского штата Айова в 2008 году привело к одному из самых бедственных наводнений в истории страны: пострадали около 40000 человек, а устранение последствий потопа обошлось правительству штата в 10 миллиардов долларов. После этого, исследовательский центр IFC (Iowa Flood Center), подразделение Университета штата Айова, был объявлен первой государственной организацией, занимающейся исследованиями в области распространения наводнений.

Один из самых эффективных способов минимизации последствий этого природного явления – компьютерное моделирование распространения возможного наводнения на основании уже известных данных (протяженности и глубине ближайших рек, геологической характеристике территории и прогнозу климатических изменений). С помощью такой методики можно не только оценить возможный урон, но и предотвратить его: например, укрепить уже существующие или построить новые дамбы. В настоящее время для оценки распространения потопа и его возможных последствий используется 1D- и 2D-моделирование. Однако, такое моделирование зачастую не очень точно предсказывает такие параметры распространения наводнения, как время, за которое уровень воды достигнет критической отметки, и изменения в направлении потока.

Исследователи из IFC разработали методику использования 3D-моделирования для оценки распространения и возможных последствий потопов. При помощи суперкомпьютера Titan, находящегося в исследовательском центре Ок-Ридж, они провели трехмерную симуляцию прорыва двух дамб на реках на территории штата Айова: Сейлорвилл и Коралвилл. Симуляция была проведена с использованием уравнения описания турбулентных течений, также известного как уравнение Рейнольдса. Используя такую 3D-симуляцию, ученые смогли смоделировать распространение наводнения на близлежащей территории озер.

Кроме того, симуляция показала, что 2D-модели могут недооценивать скорость распространения волн и время, за которое их высота достигнет максимальной точки, что является большим недостатком такого метода.

Несмотря на то, что использование суперкомпьютеров для оценки последствий природных катастроф не распространено в силу своей затратности, ученые надеются, что полученные ими данные смогут помочь улучшить уже существующие технологии моделирования наводнений.

О том, как геологи использовали компьютерное моделирование, чтобы оценить последствия взрыва Йеллоустонского супервулкана, вы можете прочитать в нашей заметке.

Елизавета Ивтушок