תוכנות הידרולוגיה וניקוז חינמיות — HEC-RAS, SWMM, EPANET ומה שסביבם
הנדסת מים היא אחד התחומים שבהם התוכנות החינמיות לא רק "מספיקות" — הן הסטנדרט המקצועי בפועל. הכלים המרכזיים לניתוח נחלים, ניקוז עירוני ורשתות מים פותחו בכספי ציבור אמריקאיים והולנדיים, והם מחולקים בחינם, עם קוד ותיעוד מלא. מי שמשלם על תוכנת הידראוליקה משלם ברוב המקרים על ממשק סביב אותם מנועים.
נחלים, ערוצים והצפות
1. HEC-RAS
הכלי הסטנדרטי לניתוח הידראולי של נחלים וערוצים: זרימה קבועה ובלתי-קבועה, חד-ממד ודו-ממד, גשרים ומעבירי מים, הסעת סחף ומיפוי אזורי הצפה. מפותח על ידי חיל ההנדסה של צבא ארצות הברית ומחולק חינם, כולל תיעוד ומדריכי ייחוס מלאים.
מה שחסר: רץ על Windows בלבד, והכנת הגאומטריה עדיין דורשת עבודה מדוקדקת. את ההכנה והתצוגה נוח לעשות ב-QGIS.
2. HEC-HMS
המשלים של RAS בצד ההידרולוגי: הפיכת גשם לספיקה. אגני היקוות, לולאות חדירה, יחידת הידרוגרף, ניתוב במאגרים ובערוצים. יחד השניים מכסים את השרשרת המלאה מגשם עד מפלס.
מה שחסר: העקומות והפרמטרים המובנים אמריקאיים — CN, שיטות אבדנים, נתוני גשם. השיטה נכונה, המספרים צריכים להיות מקומיים.
HEC-RAS
US Army Corps of Engineers
מודל הידראולי חד/דו-ממדי לנחלים, גשרים ומעבירי מים, כולל מיפוי הצפות — סטנדרט עולמי.
להורדה מאתר היצרן
HEC-HMS
US Army Corps of Engineers
מודל הידרולוגי גשם-ספיקה לאגני היקוות — חלחול, הידרוגרף וניתוב. משלים את HEC-RAS.
להורדה מאתר היצרןניקוז עירוני ורשתות מים
3. SWMM
המודל של ה-EPA לניקוז עירוני: נגר עילי, קולטנים, קווי ביוב ותיעול, מאגרי ויסות ואיכות מי נגר, בזרימה בלתי-קבועה מלאה. זהו המנוע שיושב מתחת לחלק גדול מהתוכנות המסחריות בתחום.
4. EPANET
ניתוח רשתות מים בלחץ: ספיקות, לחצים, משאבות, מאגרים, גיל מים ואיכות. גם כאן — המנוע של EPANET הוא הבסיס למוצרים מסחריים רבים, וה-API שלו מאפשר אוטומציה מלאה מ-Python.
SWMM
US Environmental Protection Agency
מודל ניקוז עירוני — נגר, קולטנים, השהיה וחלחול, כולל איכות נגר. חינם עם קוד מקור.
להורדה מאתר היצרן
EPANET
US Environmental Protection Agency
מודל רשתות מים בלחץ — ספיקות, לחצים ואיכות מים. הבסיס לרוב הכלים המסחריים בתחום.
להורדה מאתר היצרןחופים, ימים ומורפולוגיה
5. Delft3D
של Deltares ההולנדית — הידרודינמיקה, גלים, הסעת סחף ומורפולוגיה בסביבות חוף, שפכים ומאגרים, בקוד פתוח. הכלי שאליו פונים כשצריך לענות על שאלת השפעה של מבנה ימי על החוף.
6. TELEMAC-MASCARET
מערכת צרפתית לזרימה עם פני שטח חופשיים, דו- ותלת-ממדית, עם מודולים לגלים ולסחף. חלופה מלאה ל-Delft3D בזרימות נהר וחוף.
7. SWAN
מודל הגלים הסטנדרטי לאזורי חוף ומים רדודים — גובה גל מובהק, תקופה וכיוון על בסיס רוח, זרמים ובתימטריה.
8. XBeach
מיועד בדיוק לאירוע סערה: שחיקת חולות, פריצת דיונה והצפה חופית. זהו הכלי לשאלות של חוסן חופי.
Delft3D
Deltares
מודלים לזרמים, גלים, סחף ומורפולוגיית חוף מבית Deltares — הנדסה ימית וחופית.
להורדה מאתר היצרן
TELEMAC-MASCARET
EDF / Consortium
מערכת הידרודינמית לנהרות ולחופים ברשת בלתי-מובנית — זרימה, גלים, סחף ואיכות מים.
להורדה מאתר היצרןSWAN
Delft University of Technology
מודל גלים למים רדודים ולאזורי חוף — קלט הכרחי לתכנון מזחים ושוברי גלים.
להורדה מאתר היצרןXBeach
Deltares
מודל נזקי סופה בחוף — הצפה, סחיפת דיונות ופריצת מחסומים באירוע קיצון.
להורדה מאתר היצרןאיך זה נראה בפועל
זרימת עבודה טיפוסית לתכנון ניקוז נראית כך: QGIS להכנת מודל הגובה ותיחום האגנים, HEC-HMS להפיכת גשם לספיקה, HEC-RAS לבדיקת הערוץ ומיפוי ההצפה, SWMM לחלק העירוני, ו-QGIS שוב להצגת התוצאה מעל תוכנית. כל השרשרת חינמית, וכל שלב בה מתועד ברמה שאפשר להגן עליה מול רשות.
הנקודה שדורשת תשומת לב היא תמיד אותה נקודה: הנתונים והתקנים חייבים להיות מקומיים. הכלים אמריקאיים והולנדיים; עקומות הגשם, מקדמי הנגר ותקופות החזרה — לא.
כל כלי המים וההידרולוגיה באתר: קטגוריית הידרולוגיה ומים.