美國墾務局的 Yong G. Lai 博士是 SRH 模式的主要開發者。為了解決臺灣有限水資源應用及多砂河川河道穩定等議題，經濟部水利署自民國 95 年起，透過「臺美水資源技術支援協定第八號附錄」與美國墾務局合作，以臺灣河川特性為案例，持續進行 SRH數值模式的開發與功能擴充。這項合作旨在引進技術並落實技術轉移。模式開發完成後，經過廣泛的現地案例測試，成果已在多個國際期刊及研討會上發表。

廣泛應用與整合發展

SRH-2D 模式歷經數十年的開發與技術移轉訓練課程，目前已廣獲國內外政府機關、學術單位及顧問公司使用。美國聯邦公路總署也將其與 AQUAVEO SMS（Surface Water Modeling System）平台結合，發展出免費的 Community 版本，並將其納入美國跨河構造物水理分析及橋梁護岸評估相關規範。

為延伸 SRH-2D 模式的應用範疇，水利署及墾務局近年來持續發展集水區降雨逕流及土壤沖蝕（SRH-Watershed）和河口水理及泥砂運移模式（SRH-Coast），並將其整合發展為單一流域整體水理動床數值模式（SRH-ONE），以滿足水與流域相關課題的分析需求。

SRH模式類型

SRH模式前後發展了多種維度及功能模式，包括 SRH-1D、SRH-2D、SRH-3D，以及 U2RANS、SRH-Coast。

SRH-1D (一維模式)
- 功能：一維移動邊界水理與輸砂數值模式。
- 模擬能力：能模擬穩態與非穩態流況、內部邊界條件、環形河川網路、凝聚性與非凝聚性輸砂現象、岸壁沖刷以及側入流設定。
- 考量因素：利用河川橫斷面資訊進行模擬，考慮泥沙運輸引起的河川及渠道變化，並在給定泥沙入流、河床質材料、水文與水力條件下，估計河道中的泥沙濃度。
- 數值方法：採用有限差分法求解。
SRH-2D (二維模式)
- 重要性：二維數值模式 (SRH-2D) 為主要擴充模式，因應實務水理動床數值模式應用需求而發展。
- 功能：二維泥砂及河川水力學模式。
- 求解方程：求解二維動力波方程（即水深方向平均的聖凡南方程式）。
- 水理處理能力：可處理亞臨界流、超臨界流、混合流的變換，以及定量流、變量流模擬。
- 臺灣在地化擴充：模式引入臺灣後，為適應臺灣的水文環境，加入了軟岩沖蝕模組、岸壁沖刷模組、異重流模組、及輸砂公式擴充模組，使其可應用於臺灣河川的複雜環境。
- 模組擴充：模式逐步擴充後，具有模擬水工構造物如橋梁、水門、涵洞的能力。自 2008 年完成二維水理動床數值模式開發起，已陸續完成軟岩河道沖蝕模組、沖積河槽岸壁退縮及水庫異重流等模組擴充及應用。此外，為因應美國公路局應用需求，也發展了水中構造物、壓力流及橋梁沖刷分析等模組，使其成為完整的河道水理動床數值模式。
- 數值方法：採用有限體積法求解，並可同時處理結構/非結構網格計算。
- SRH-2D 的主要模組包括：水理模組、輸砂模組、軟岩垂向沖蝕模組、岸壁退縮模組、水庫異重流模組、水中構造物模組、壓力流模組、橋梁沖刷模組、集水區模式（SRH-Watershed）、海岸河口模式（SRH-Coast）。
SRH-3D (三維模式)
- 功能：在水理上求解完全三維的質量守恆及動量守恆方程式。
- 主要假設：垂直壓力為靜水壓分佈、適用布氏方程 (Boussinesq equation) 以及水砂混合為不可壓縮。
- 發展目標：SRH-3D 為美國墾務局及臺灣水利署基於合作協議下共同發展，主要目標是發展能適用於河川與水庫演算，並解決現有模式某些缺點的三維靜水壓演算模式。
- 網格配置：採用新的網格配置方式，以 SRH-2D 水平二維任意混合網格為基礎，於垂直方向上自動根據模式預測的底床、自由水面與密度界面高程進行垂直網格劃分。這解決了以往 σ 網格座標系統的密度界面問題，以及 z 物理座標系統在垂直方向上點數不一且無法與底床地形相符，導致底床剪應力與近床運移估算誤差較大的問題。
U2RANS 模式
- 功能：用於求解三維非穩態及非結構化的平均型 Navier-Stokes 方程式。
- 特性：具有高精度且經檢驗及驗證的通用求解模式。
- 適用範圍：可適用於具有精細幾何設定的水流問題，例如水利結構物、魚道設施等。
- 網格配置：最大的差異在於能夠使用各式三維結構化及非結構化或是混合網格配置，使模擬結果能精確捕捉如曲折彎道等三維地形的影響。
- 限制：U2RANS 係用於定床模擬，因此底床的變動以及泥沙的傳輸並不在其中模擬。
SRH-Coast 模式
- 模組構成：水動力 (Current)：求解淺水波方程來獲得水動力資訊。波浪 (Wave)：求解波浪力平衡方程（其求解方式與 SWAN 模式相似），以波譜法推估波浪資訊。輸砂 (Sediment Transport)：求解非均勻且非平衡泥沙方程。
- 網格系統：採用非結構化網格系統，能夠進行波-流-泥沙相互作用的耦合計算。
- 應用領域：由於其波浪驅動條件會影響輸砂容量的選擇與剪應力修正，模式可應用於潮間帶、海灘、潟湖等海岸場域。
SRH-W 模式
- 模組構成：氣象模組（Meteorological Module）、蒸發散模組（Evapotranspiration Module）、地下水流模組（Subsurface Flow Module）、地表逕流模組（Overland Runoff Module）、渠道網格模組（Channel Network Module）、土壤沖蝕及運移模組（Sediment Transport Module）。
- 二維網格的空間分佈方式：模型所需的變數與參數皆在二維網格上進行離散化與求解。
- 設計與應用範圍： SRH-W模式設計可兼顧小型集水區（<10 km²）與大型集水區（>1,000 km²）。小型集水區可使用較細緻的網格，捕捉微細的地形特徵。大型集水區則可使用較粗糙的網格，並藉由區域平均或參數化方式，模擬大範圍的物理過程。

圖1 SRH-ONE模組整合發展