MIKE21建模流程VIP

MIKE21模型建模流程講解 2 3ArcGIS部分 制作 XYZ文件 由高程點 等高線矢量數(shù)據(jù)生成TIN 2 4ArcGIS部分 對 XYZ的后續(xù)處理 如果無法使用ArcGIS制作 XYZ文件那么就是用AutoCAD導出文本后將其處理后保存成 XYZ文件即可 文件可以用文本或者EXCEL打開 四列數(shù)據(jù)從左起分別為 X Y坐標 標記點 高程 第三列中 從第一個1開始到隨后的第一個0為一個封閉區(qū)域 如圖上圈出的小范圍是水體中的一小塊陸地 同時1和0對應的坐標相同 3 1MIKE部分 網(wǎng)格制作 用MIKE網(wǎng)格編輯器導入已經(jīng)處理無誤的 XYZ文件后 對這個復雜的坐標點進行修正 為不同邊界設置序號 3 2MIKE部分 對建立的網(wǎng)格進行修改 在處理后的邊界內(nèi) MIKE會自動計算生成網(wǎng)格 網(wǎng)格生成后可以對整體或某一部分進行加密處理 對已經(jīng)建立的網(wǎng)格進行平滑處理 加密10次 圖中綠色點為水中小塊陸地的標記點 3 3MIKE部分 HDFM模型相關原理 模型是基于三向不可壓縮原理和Reynolds值均勻分布的Navier Stokes方程 并且服從于Boussinesq假定和靜水壓力的假定 下式為二維非恒定淺水方程組 3 4MIKE部分 HDFM模型數(shù)值解 一 空間離散 計算區(qū)域的空間離散是用有限體積法 FiniteVolumeMethod 將該連續(xù)區(qū)域統(tǒng)一分為不重疊單元 三角形 二 時間積分 考慮方程的一般形式 對于二維模擬 淺水方程的求解有兩種方法 低階法和高階法 三 邊界條件 包括閉合邊界 開邊界 干濕邊界 閉合邊界 陸地邊界 垂直于邊界流動的變量必須為0 對于動量方程 可以得知沿著陸地邊界是完全平穩(wěn)的 開邊界 水體斷面 指定為流量邊界和水位邊界的 tfs0時間序列文件 干濕邊界 基于趙棣華和Sleigh的處理方式 3 5MIKE部分 水動力模型搭建和參數(shù)介紹 相關的時間序列文件創(chuàng)建 常用的時間序列文件包括tfs0文件和tfs1文件 目前通過我的學習體會 tfs0文件時時間對應單一變化量的線性文件 tfs1文件時時間對應多個變化量的線性文件 前者經(jīng)常用做水位 流量條件 后者通常用做開邊界 水邊界兩岸 的水文要素條件 tfs1 tfs0 3 5MIKE部分 水動力模型搭建和參數(shù)介紹 導入制作好的網(wǎng)格文件并設定水邊界 3 6MIKE部分 主要參數(shù)介紹 干濕邊界 Floodanddry 如果模型中的區(qū)域是處在干濕邊交替區(qū) 為了避免模型計算出現(xiàn)不穩(wěn)定性 使用者可以啟動FloodandDry的選項 在這個情形下使用者必須設定一個干水深 dryingdepth 淹沒深度 floodingwaterdepth 和濕水深 wettingdepth 當某一單元的水深小于濕水深時 在此單元上的水流計算會被相應調(diào)整 而當水深小于干深度的時候 會被凍結(jié)而不參與計算 淹沒深度是用來檢測網(wǎng)格單元是不是已經(jīng)被淹沒 當水深小于濕水深的單元會做相應調(diào)整 即不計算動量方程 經(jīng)計算連續(xù)方程 在沒有啟動干濕邊界的情況下 使用者可以設定一個小于零的最小截斷水深 但在這樣的情況下 模型中任一網(wǎng)格單元的總水深小于零 模型便會發(fā)散 模型計算也會因此中斷 3 6MIKE部分 主要參數(shù)介紹 密度梯度 只針對流體而言 由于流體的密度差異會引發(fā)液體或氣體的流動 在空氣動力學中有一個名詞叫水平氣壓梯度力 即單位水平距離內(nèi)的氣壓差 液體因為密度梯度力的存在 在水平方向上總是由高密度區(qū)流向低密度區(qū) MIKE21提供正壓 密度為鹽度 密度為溫度 密度為溫鹽四種模式模擬 渦粘系數(shù) 十九世紀后期 Boussinesq提出用渦粘性系數(shù)的方法來模擬湍流流動 通過渦粘度將雷諾應力和平均流場聯(lián)系起來 渦粘系數(shù)的數(shù)值用實驗方法確定 水平渦粘系數(shù)的設定采用Smagorinsky公式 Smagorinsky常數(shù)取默認值0 28 科氏力 科里奧利力 Coriolisforce 有些地方也稱作哥里奧利力 簡稱為科氏力 是對旋轉(zhuǎn)體系中進行直線運動的質(zhì)點由于慣性相對于旋轉(zhuǎn)體系產(chǎn)生的直線運動的偏移的一種描述 科里奧利力來自于物體運動所具有的慣性 3 7MIKE部分 HDFM模型的率定 模型率定 需要模型范圍內(nèi)的實測數(shù)據(jù) 通過改變糙率和渦粘性系數(shù)進一步率定模 每次率定后比較模擬與實測結(jié)果 每次僅僅改變一個參數(shù) 同時確保參數(shù)要在一定范圍內(nèi)賦值 具體流程如下 真實的水位 流量數(shù)據(jù) 用MIKE制作其時間序列文件并繪圖 和此處模型模擬的結(jié)果制成的曲線比較 結(jié)果滿意后使用 不滿意 調(diào)整模型的指定系數(shù) 再次比較 3 7MIKE部分 MIKE21下聯(lián)用ECOLab模塊進行水質(zhì)模型模擬思路 最終的模型構(gòu)建圖 ECOLab模型開發(fā)的理念和方法非常先進