3-D модели помогают ученым оценить влияние наводнений

Команда из Центра по изучению наводнений штата Айова (Iowa Flood Center, IFC) под руководством профессора Джорджа Константинеску создает негидростатические 3-D модели, которые точнее симулируют распространение паводковой волны и учитывают её взаимодействие с крупными препятствиями, такими как плотины. С помощью суперкомпьютера Titan ученые провели одни из первых высокодетализированных 3-D симуляций прорыва дамбы в естественной среде, используя метод RANS (Reynolds-averaged Navier-Stokes) для моделирования турбулентных потоков.

Результаты показали, что широко используемые 2-D модели могут неточно предсказывать некоторые аспекты наводнений: время сохранения опасного уровня воды в определенных местах, площадь затопления, скорость распространения паводка и момент достижения пика волны. Точность моделей, отслеживающих движение волн, критически важна для прогнозирования максимальной глубины затопления и опасных условий. По словам Константинеску, необходимо знать, что произойдет при прорыве дамбы, кто пострадает, сколько времени будет на эвакуацию и каковы последствия для окружающей среды.

Исследователи провели симуляции гипотетического разрушения двух дамб в Айове — Coralville Dam и Saylorville Dam — на вычислительной сетке в 30-50 миллионов ячеек, охватывающей площадь около 20 на 5 миль. Сравнение с результатами стандартной 2-D модели IFC подтвердило её недостатки. «Выполнив эти 3-D симуляции, мы предоставили огромный набор данных, который можно использовать для повышения точности существующих 2-D и 1-D моделей наводнений», — отметил Константинеску. Появление более мощных суперкомпьютеров, таких как Summit, откроет новые возможности для моделирования полномасштабных паводковых событий.