常用生态模拟软件探讨

Delft3D模型的应用情况研究初稿Delft3D模型的应用情况研究摘要：Delft3D 是由荷兰Delft 大学WL Delft Hydraulics 开发的一套功能强大的软件包，能够模拟二维和三维的水流、波浪、水质、生态、泥沙输移及床底地貌，以及各个过程之间的相互作用。

该软件在国内外得到了广泛的应用，并在研究地形演变、咸潮上溯、环境评估、航道整治、洪水演进等方面获得了诸多令人满意的成果。

关键词：Delft3D；数值模拟；应用1.前言Delft3D 是由荷兰Delft 大学WL Delft Hydraulics 开发的一套功能强大的软件包，能够模拟二维和三维的水流、波浪、水质、生态、泥沙输移及床底地貌，以及各个过程之间的相互作用。

其核心模块为水动力模块（FLOW），共包括波浪模块（WAVE）、水质模块（WAQ）、颗粒跟踪模块（PART）、生态模块（ECO）、泥沙输移模块（SED）和床底地貌模块（MOR）等七大模块。

Delft3D软件的工作思路是，先利用网格生成工具（RGFGRID）、地形编辑工具（QUICKIN）生成网格和网格节点上的水深文件，再通过相应的模块来计算相应的水流问题，最后根据计算结果利用后处理工具（GPP 和QUICKPLOT）处理得到的数据。

该软件在国内外得到了广泛的应用，并在研究地形演变、咸潮上溯、环境评估、航道整治、洪水演进等方面获得了诸多令人满意的成果。

2.Delft3D模型介绍2.1模型概述Delft3D软件是由荷兰Delft水力学研究所研究开发的一套水流、泥沙、环境完全集成的计算机软件包，可用于海岸、内河、河口区域的三维计算。

该软件具有灵活的框架，能模拟二维（水平或垂向）和三维的水流、波浪、水质、生态、泥沙输移和床底地貌，以及各个过程之间的相互作用。

它是目前世界上最先进的水动力-水质模型之一。

其主要特征是：所有子模块都具有高度的整合性和互操作性；能直接应用最新过程知识；采用最为友好的图形用户界面（GUI）。

一、相关模型简介清单二、城市内涝模型1)MIKE URBAN 城市排水模拟软件MIKE URBAN 城市排水软件是顶级的排水管网模拟软件。

它整合了ESRI 的ArcGIS 以及排水管网模拟软件，形成了一套城市排水模拟系统。

该模型广泛应用于城市排水与防洪、分流制管网的入流或渗流、合流制管网的溢流、受水影响、在线模型、管流监控等方面, 可为水资源的可持续利用、污染控制、雨水和污水管网管理及城市防洪提供综合管理方案。

应用领域∙雨污水泵站优化调度∙排水管网溢流（CSO /SSO）分析∙管网泥沙淤积评估∙管网水质分析∙城市降雨径流过程分析∙城市内涝分析与风险评估∙城市排水防涝规划∙低影响开发（LID）的模拟∙海绵城市的规划2)MIKE FLOODMIKE FLOOD 是迄今为止最完整的洪水模拟工具。

它包括完整的一维及二维的洪水模拟引擎，从河流洪水到平原洪泛，从城市雨洪到污水管流，从海洋风暴潮到堤坝决口，能够模拟所有实际的洪水问题。

MIKE FLOOD 甚至可以模拟以上各种情况的组合。

其它模拟软件所不具备的功能，都可在MIKE FLOOD 中找到应用领域∙洪水管理∙快速的洪水评估∙绘制洪泛图∙工业区、居民区等的灾害分析∙编制应急计划，如疏散路径及优先级等∙气候变化的影响分析∙防洪措施研究∙城市排水与河流、海洋洪水的综合问题研究∙溃坝及其他防洪设施垮塌的影响研究3)InfoWorks ICM完整模拟城市雨水循环系统，实现了城市排水管网系统模型与河道模型的整合，更为真实的模拟地下排水管网系统与地表受纳水体之间的相互作用。

它在一个独立模拟引擎内，完整的将城市排水管网及河道的一维水力模型，同城市流域二维洪涝淹没模型结合在一起，是世界上第一款实现在单个模拟引擎内组合这些模型引擎及功能的软件应用领域∙河流及雨污水排放系统规划研究∙地表水体管理规划∙可持续性排水系统（SUDS/BMPs）应用规划∙城市降雨径流控制与截流设计∙洪涝解决方案开发∙人口增长和气候变化下流域发展评估∙城市排水系统同河流相互作用下的洪涝及污染预报∙洪涝规划与管理∙溢流排放对河流环境的影响∙污水处理厂的水力状态分析∙入流与入渗评估及控制∙截流设计与分析4)SWMM暴雨洪水管理模型SWMM（storm water management model，暴雨洪水管理模型）是一个动态的降水-径流模拟模型，主要用于模拟城市某一单一降水事件或长期的水量和水质模拟。

fragstats软件中各生态景观指数详述
生态景观指数是用来描述和评价动植物的生境质量、生态状况和演替过程的综合指标。

而Fragstats软件就是一种用于分析和评价景观特征和空间格局的软件工具，其内置了多
种生态景观指数，用于评估和比较不同景观特征下的生态系统质量。

1. 断片化程度（Patchiness Index，PI）：
PI指数用于描述连续面状生境中分散小面积的程度，即生境中断片化的程度。

PI值越高，生境中的断片化程度越大。

PI指数常用于评价陆地和湿地生态系统的面积和形状，特别是对于植物和动物群落的分析，具有较好的指示意义。

2. 空间异质度指数（Landscape Shape Index，LSI）：
LSI指数用于描述生态系统中各环境单位间的边界（即各环境过渡区）的形态复杂度和空间异质度。

LSI值越高，生境中的空间异质度越大。

对于评价生态系统中环境变化的影响，以及不同生境类型的边界效应，提供了有力的参考意义。

总之，Fragstats软件中的各生态景观指数，都是用于量化和评价生态系统中丰富的
景观特征，从而为环境科学研究和生态保护提供数据支持。

同时，也为生态景观评价和规
划提供了有助于提高管理和保护效果的手段。

生态设计软件ecotect在实际项目中的应用作者: xzffzx1 点击率: 2458Ecotect是由英国Square One公司开发的生态建筑设计软件，它主要应用于方案设计阶段，具有速度快，直观，技术性强等优势，而且可以和一系列精确分析软件相结合作进一步的分析。

这里主要是通过一个实例来说明分析过程。

在实例之前，首先简要介绍一下Ecotect的能耗模拟，照明的数学物理模型，这样便与读者深入理解，由于本方案没有涉及到声学，CFD以及生命周期分析，这些内容将在以后逐步介绍。

一．热工性能及能耗模拟Ecotect的核心基于建筑工程师特许协会(CIBSE)所核定的内部温度和热负荷计算方法-准入系数法。

这种运算法则非常灵活并且对于建筑物的体形以及行仿真分析的区域的数量没有限制。

更重要的是，在完成一些投影和遮蔽的前期计算后，系统可以非常快的速度进行计算并且能够将非常有用的设计信息显示出来。

计算结果的相对精确度可以使设计者在设计的初期就做出适当的决断，甚至当模型还是一个六变形的方盒子的时候也可以。

在这样一个模型中，给定气候条件后，我们可以很快决定不同覆层使用何种的材质，以及不同立面使用何种反射率的材料。

在最终的建筑形式被确定前，我们也可以研究日光的投影和影响。

准入原理基于循环变化的概念。

这种方法有一定的局限性，不适合于下面的情况，即环境参数随时可能有突然的而且巨大的变化，例如室外温差波动非常大。

在这些个案中，环境的影响是接近舜时的。

二．昼光照明ECOTECT提供了一系列的照明分析功能，包括昼光，人工及混光照明。

其中尤以昼光照明最为重要。

Ecotect中的昼光照明分析均以采光系数为基础，而采光系数计算采用的是建筑研究组织（Building Research Establishment）的分项研究（Split Flux）方法。

它基于这样一种假设，不考虑直射光，到达房间内任一点上的自然光包含三个独立的组成部分：天空光组分Sky Component (SC)，外部反射光组分 Externally Reflected Component (ERC)，反射光组分Reflected Component (IRC)。

一、相关模型简介清单1011121314151617 ECOLaMIKE2InfoWorksRSWARMQUAL2MIKESHEBioWinWASPQUASAREFDC水质和水生态模拟DHI丹华水利模拟河口、海岸或海洋区域的物理、化学或生物学过程用于水资源优化调度，防洪管理、规划，实时调度和决策分析，水污染防治与评价，河网整治，冲淤分析的模拟以水环境为中心的流域管理决策支持系统，用于水质管理、总量负荷计算、分配及其成本/效益分析.应用于河流水环境规划、水质评价、水质预测等方面的综合性、多样化的河流水质模型模拟陆相水循环中所有主要的水文过程，综合考虑了地下水、地表水、补给以及蒸散发等水量交换过程。

涉及湿地管理修复，环境影响评价。

模拟污水处理厂的所有处理单元，即全污水处理厂的模型是为分析池塘、湖泊、水库、河流、河口和沿海水域等•系列水质问题而设计的动态多箱模型在河流水环境规划、治理的一维动态水质模型能用于模拟点源和面源的污染、有机物迁移及归趋的模型DHI丹华水利华霖富美国EPRI美国环境保护局(USEPA)DHI丹华水利华霖富美国国家环保央国Whitehead美国弗吉尼亚州海洋研究所(VIMS)二、城市内涝模型1)MIKEURBAN城市排水模拟软件MIKEURBAN城市排水软件是顶级的排水管网模拟软件。

它整合了ESRI 的ArcGIS以及排水管网模拟软件，形成了一套城市排水模拟系统。

该模型广泛应用于城市排水与防洪、分流制管网的入流或渗流、合流制管网的溢流、受水影响、在线模型、管流监控等方面,可为水资源的可持续利用、污染控制、雨水和污水管网管理及城市防洪提供综合管理方案。

应用领域•雨污水泵站优化调度•排水管网溢流(CSO/SSO)分析•管网泥沙淤积评估•管网水质分析•城市降雨径流过程分析•城市内涝分析与风险评估•低影响开发(LID)的模拟•海绵城市的规划2)MIKEFLOODMIKEFLOOD是迄今为止最完整的洪水模拟工具。

Ecotect在居住区规划中的应用例析Ecotect 生态建筑模拟软件是由英国Square One 公司開发的一个全面的技能分析辅助设计软件，在建筑生态化设计中有着相当的作用。

本文以重庆市开县长沙镇山花街小区规划为例，运用Ecotect 软件作为研究工具，通过对小区的建筑朝向、日照采光、自然通风等节能措施进行分析模拟，，为居住区的节能规划提供了科学依据。

本次规划的地块位于重庆市开县境内，总规划面积约为30011平方米。

文中我们选取其中南侧组团作为研究对象，探讨如何通过Ecotect软件进行方案的分析。

一建筑朝向合理的朝向，对住宅的热舒适性及建筑节能意义重大，“坐北朝南”理论上是住宅建筑的最佳朝向。

然而，由于每个地方的经纬度不同，也存在差异。

Ecotect 中的气象分析工具（Weathertool）可以对太阳辐射进行分析，计算出本地的相对最佳建筑朝向，如图1 建筑最佳朝向分析得出的是南偏东7.5°，但由于当地地形及功能要求，角度进行了适当的调整。

二场地辐射及日照分析关于住宅建筑的日照时间，我国有相关规定，当前国内大部分日照计算软件都是基于AutoCAD 系列平台的，操作过程相对复杂，且结果可视化表达能力较弱。

而Ecotect软件中日照时间的分析可以对全年任何时间点的太阳运行轨迹和太阳位置进行精确模拟，并且操作更加简便，分析界面更加直观。

图2所示是对南面组团的大寒日太阳辐射分布情况所作的分析，图3 所示是规划地区的太阳立体投影日轨图，图4 则直观地向我们展示了Ecotect的强大日照模拟功能，它可以准确地计算出一年中的某个时间点的太阳位置、高度角以及建筑阴影的分布，甚至还可以以动画的形式展示某一天太阳的动行轨迹及建筑阴影的变化。

三自然通风分析自然通风是一种古老而有效的被动式策略，它通过各种建筑手段引导和优化气流来达到洁净室内空气、降温和除湿的效果。

图5、图6 、图7分别是该地区全年，夏季、冬季的风频风向风速分布图，进而采取相应的策略。

生态环境建模与模拟随着人类社会的进步和快速发展，城市化进程加快，环境问题也日益突出。

身处其中的我们不得不直面生态环境建设方面的挑战。

建模与模拟技术成为解决这一问题的重要手段。

本文将从建模理论、建模类型、建模工具与模拟技术等方面探讨生态环境建模与模拟，希望为生态环境保护提供一些思路和启示。

一. 建模理论建模作为一种将一个系统、环境或概念抽象化的过程，将复杂实体和信息转化为更易于研究和分析的形式。

建模从本质上来说是模拟并优化实际系统的一种方法，是一种基于事物本身的规律，在现实系统外部构造它们的复制品，对复杂现象和过程进行理论分析和实验仿真的过程。

建模理论通常分为两类：物理建模和数学建模。

物理建模是通过实验或测试数据进行，而数学建模则更关注于物理规律反应和答案的计算方法。

数学建模涉及代数、几何和微积分等学科，而物理建模则包括机械、光学、电子等诸多学科领域。

建模理论在建设可持续的生态环境中发挥着重要的作用。

二. 建模类型不同的问题和目的需要不同类型的建模。

生态环境建模有几种常见的类型，如下：1. 流程模型：流程模型主要关注一个系统的过程或一个过程的特定部分，通常用于模拟自然系统中的事物流程，如水文循环和空气污染物传输。

2. 随机模型：随机模型是指不确定性因素可以被描述的所有模型。

通过对环境中的随机变量建模，从而产生更准确的结果。

3.灰色模型：这种建模通常用于生态学变量，例如数量和分布。

与其他建模类型不同的是，灰色模型考虑到了数据量不足的情况，能够帮助预测生态变量的发展趋势。

三. 建模工具建模工具是指用于可视化一个系统的过程的工具。

在生态环境建模中，有几种最常见的建模工具，如下：1. 系统动力学软件：系统动力学是一种建模方法，旨在了解和量化一个系统，从而预测它未来的行为和发展。

通过系统动力学软件，我们可以建立生物群体模型、森林覆盖率模型、生态系统灰化模型等模型，分析它们的系统性特征。

2. 人工神经网络：人工神经网络是传统建模理论方法的延伸，这种建模方法模仿人类神经系统的工作原理。

plant simulation系统仿真与建模手册一、引言随着科技的飞速发展，plant simulation（植物仿真）系统在我国的应用越来越广泛。

plant simulation系统是一种通过计算机模拟与建模技术，对植物生长、发育、生理生态等过程进行高效、精确研究的系统。

本文将简要介绍plant simulation系统在各个领域的应用，以期为相关领域的研究与发展提供参考。

二、plant simulation系统基础知识1.系统组成与功能plant simulation系统主要由以下几个部分组成：数据采集与处理、模型构建与参数化、仿真算法与求解、结果分析与可视化等。

系统功能主要包括：（1）根据实际观测数据，构建植物生长模型；（2）通过调整模型参数，模拟植物在不同环境条件下的生长状态；（3）分析植物生长过程的各种影响因素，为生产实践提供理论依据。

2.常用仿真与建模方法（1）离散事件仿真：适用于研究植物生长过程中的阶段性事件，如发芽、开花、结果等。

（2）连续系统仿真：适用于研究植物生长过程中的连续变化，如生长速率、养分吸收等。

（3）系统动力学建模：通过建立植物生长与环境的动态关系，分析植物生长过程中的非线性特征。

（4）人工智能建模：利用神经网络、支持向量机等方法，对植物生长进行预测与优化。

三、plant simulation系统应用案例1.制造业生产调度：通过plant simulation系统模拟生产线的工作流程，优化生产计划与资源分配。

2.供应链管理：模拟供应链各环节的运行状况，降低库存成本，提高整体运营效率。

3.交通流量优化：模拟城市交通网络，为交通管理部门提供优化方案。

4.能源系统规划：模拟能源供需关系，为能源政策制定提供决策依据。

5.医疗资源分配：模拟医院各部门的工作状态，优化医疗资源配置。

四、plant simulation系统建模与仿真流程1.确定目标与需求：明确plant simulation系统的应用目的，提出具体研究问题。