系统平台

       为了全面满足社会的新需求，深度提炼积累的好经验，尽快吸收同行的新技术，更准、更全、更快的获取水沙运动信息，与其他学科更好的交叉，在继承、学习的基础上实现再创新，破解这些难题的关键在于做好河流模拟专业软件顶层设计的同时，深入开展求解器研发，安澜模拟（CAES）系统应运而生。

       安澜模拟系统是跨尺度、复合维度、环境模拟系统。该系统包括四个部分，数据库、前处理、求解器以及后处理模块。该系统要实现两个规范性：

       1.数据管理的规范性：将模拟过程中产生的有价值的数据进行规范化的管理，便于后期重复使用。

       2.工作流程的规范性：将水沙数值模拟工作流程化，便捷化，大大降低新用户的使用门槛。

       数据库模块   用于管理水沙数值模拟过程中各类实测数据、参数数据和成果数据。这些数据与系统的GIS平台相关联，数据资料与地理信息相对应，可通过GIS界面查询、更新、管理相关区域的数据，并进行可视化展示与交互。这些规范化、系统化管理的实测数据和项目成果，可以代代相传，会成为水沙数值模拟领域的宝贵财富。

       求解器模块模拟系统的核心模块，不仅集成了有网格的一、二、三维求解器和还有基于SPH技术的无网格三维求解器。求解器是基于非均匀沙不平衡输沙理论建立，已在国内外诸多河流成功应用。

       前处理模块在模型计算中，前处理环节最为繁琐，它包括网格剖分，边界条件准备和参数设定。安澜模拟系统基于GIS平台，集成了一维河网的编辑功能和二、三维网格划分功能，生成的河网和网格文件可以保存在数据库内。边界条件和相关参数的设置，都可以通过可视化窗口输入，也可以上传数据库统一保存。

       后处理模块安澜系统采用虚拟现实VR技术，更加真实的呈现水位、流速和冲淤变化情况，不仅更加高效，而且更加直观的展现计算成果。

       一维河网模型实现了大时空尺度的水沙运动模拟基于非均匀沙不平衡输沙理论，实现了上千千米、百年尺度、复杂河网结构的水沙运动及河床演变模拟。一维河网模型可以计算复式断面，并且分滩槽对糙率进行设定,可计算多种水工建筑物（堰、闸、渠、虹吸管等）,能够建立滞洪区和河道的联系，采用MPI并行计算，大大提高计算效率。

       多维复合（2/3维）水沙数学模型基于美国弗吉尼亚海洋科学研究所SCIHSM模型构建，可以对2维、3维分别独立计算，也可以在一套网格下进行二、三维耦合模拟。模型可应用于河流、河口和海岸等跨尺度模拟。水平向采用三角形和四边形混合网格。垂向采用LSC2坐标，各个节点垂向分层数量可以不同，取决于水深。采用MPI和openMP高性能混合并行架构。

       SPH法的无网格求解模块，已被成功应用于溪洛渡坝下33km河段的水流演进模拟。SPH法是我们重要的技术储备，将来还要用它研究浮冰的模拟技术。