dhi教學(xué)合集mike21水動(dòng)力模型

1、11.11.2概述1工程背景1練習(xí)實(shí)例的目的122.12.22.2.12.2.22.2.3創(chuàng)建計(jì)算網(wǎng)格3創(chuàng)建網(wǎng)格前需要注意的問(wèn)題3創(chuàng)建Øresund的計(jì)算網(wǎng)格3由原始的xyz數(shù)據(jù)生成mdf文件4三角邊界的調(diào)整7模擬區(qū)域的三角劃分933.13.1.13.1.23.23.3創(chuàng)建MIKE 21 FM水動(dòng)力模型的輸入條件14生成水位邊界條件14把測(cè)量水位導(dǎo)入時(shí)間序列文件15創(chuàng)建邊界條件20初始條件23風(fēng)力作用2344.14.24.2.14.2.24.2.3MIKE 21 FM模型搭建25FM模型25模型率定39實(shí)測(cè)水位39實(shí)測(cè)流速39模擬與實(shí)測(cè)結(jié)果比較411概述本實(shí)例是連接丹麥和瑞典的跨海(

2、Øresund)工程。圖 1.1Sound (Øresund), 丹麥1.1 工程背景1994 年，和馬爾默（Malmö）開(kāi)始了連接丹麥和瑞典隧道和橋梁的改造項(xiàng)目。該項(xiàng)目執(zhí)行了嚴(yán)格的環(huán)境要求，即隧道和橋梁項(xiàng)目對(duì)的海的環(huán)境不產(chǎn)生任何影響。這樣的要求意味著橋梁和隧道設(shè)計(jì)的阻流作用小于 0.5 %，同理，溢流和排放的最大流量也要得到控制。為了達(dá)到環(huán)境的要求和監(jiān)理工程施工，建立了一個(gè)主要的監(jiān)測(cè)程序。整個(gè)監(jiān)測(cè)程序包括 40 多個(gè)水文測(cè)站，收集水文、鹽度、溫度和流場(chǎng)數(shù)據(jù)。另外還為 ADCP 的船載測(cè)站和 CTD 等固定站點(diǎn)進(jìn)行了廣泛的補(bǔ)充測(cè)量。監(jiān)測(cè)程序最初于 1992 年開(kāi)始

3、并一直持續(xù)到本世紀(jì)。由于 Øresund 海域天然水文的多樣性和多變性，連接工程的阻流作用只能通過(guò)數(shù)值模型來(lái)評(píng)價(jià)。而且，Øresund 的情況需要一個(gè)三維模型。所以，利用 DHI 的三維模型，MIKE 3 對(duì) Øresund 整個(gè)海域進(jìn)行模擬，并在其中設(shè)置嵌套模型，網(wǎng)格水平方向由連接工程附近的100 米到 Øresund 較遠(yuǎn)海域的 900 米，垂直方向網(wǎng)格是 1 米。隨后，MIKE 3 模型會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)階段進(jìn)行率定和驗(yàn)證。根據(jù)監(jiān)測(cè)程序得到的數(shù)據(jù)，初步選擇足以反映 Øresund 海域天然水文多樣性的 3 進(jìn)行詳細(xì)的 有任何影響。作為模擬

4、的“設(shè)計(jì)時(shí)段”。設(shè)計(jì)時(shí)段用來(lái)對(duì)連接工程和優(yōu)化，并確定需要填充的挖泥量，以達(dá)到對(duì)環(huán)境沒(méi)1.2 練習(xí)實(shí)例的目的練習(xí)實(shí)例的目的在于通過(guò)使用 MIKE 21 的 Flexible Mesh 模塊為Øresund 建立水流模型和 MIKE 3 的水流模型，生成令人滿意的率定結(jié)果。此次練習(xí)和實(shí)際工程操作相同，但根據(jù)輸入數(shù)據(jù)也做了一些預(yù)備工 作，主要是為用戶準(zhǔn)備了 MIKE 21 格式的輸入數(shù)據(jù)，以保證原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和預(yù)處理。根據(jù)數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量，數(shù)據(jù)的處理是非常耗時(shí)但又必不可少的過(guò)程。本實(shí)例中，所有的原始數(shù)據(jù)都以 ASCII 文件的格式提供，所有相關(guān)數(shù)據(jù)和文件請(qǐng)?jiān)谝韵履夸浿校篊:Program

5、 filesDHIMIKEZeroExamplesMIKE_21FlowM_FMHDOresundC:Program filesDHIMIKEZeroExamplesMIKE_3FlowM_FMHDOresund如果用戶對(duì)導(dǎo)入 MIKE Zero 格式數(shù)據(jù)的過(guò)程已經(jīng)熟悉，則不用再自行生成所有的輸入文件。在模型中確定了運(yùn)行模型需要的所有輸入條件后，用戶就可以開(kāi)始模擬。2創(chuàng)建計(jì)算網(wǎng)格創(chuàng)建計(jì)算網(wǎng)格需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的修改，在此，只對(duì)主要方法進(jìn)行解釋。網(wǎng)格文件中包含不同地理位置的水深和下列信息：1.2.3.計(jì)算網(wǎng)格水深邊界資料在建模過(guò)程中，網(wǎng)格文件的生成。請(qǐng)?jiān)谙铝心夸浿袇⒁?jiàn)網(wǎng)格的用戶手冊(cè)：C:Prog

6、ram FilesDHIMIKEZeroManualsMIKE_ZEROMzGeneric.pdf2.1 創(chuàng)建網(wǎng)格前需要注意的問(wèn)題地形和網(wǎng)格文件應(yīng)該1.2.3.描述模擬區(qū)域內(nèi)的水深使模擬結(jié)果達(dá)到理想的精度 達(dá)到用戶能夠接受的模擬用時(shí)為了達(dá)到上述目的，用戶需要注意的網(wǎng)格是：1.2.3.4.沒(méi)有過(guò)小角度的三角形（完美的的網(wǎng)格是等邊三角形） 帶有平滑的邊界分辨率更高的嵌套部分來(lái)自于 xyz 數(shù)據(jù)的網(wǎng)格較大的角度和較高的分辨率需要較長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間，所以模型的使用者必須在計(jì)算時(shí)間和網(wǎng)格分辨率之間保持一個(gè)平衡。網(wǎng)格的分辨率、水深、和時(shí)間步長(zhǎng)決定了模型設(shè)置中的克朗值。最大克朗值應(yīng)該小于 0.5，所以，模擬用時(shí)

7、不僅和三角網(wǎng)格相關(guān)，還由網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)數(shù)量和克朗值決定。因此，在深水區(qū)網(wǎng)格較細(xì)的地方所需要的計(jì)算時(shí)間就比淺水區(qū)較細(xì)的網(wǎng)格要長(zhǎng)些。2.2 創(chuàng)建 Øresund 的計(jì)算網(wǎng)格實(shí)例中的模擬區(qū)域的海圖如圖 2.1所示，它覆蓋了丹麥和瑞典的海峽。根據(jù)海圖可以得到水深和海岸線的 xyz 數(shù)據(jù)。在本實(shí)例中，海岸線和水深的 xyz 數(shù)據(jù)已經(jīng)創(chuàng)建好了，見(jiàn)圖2.14。圖 2.1模擬區(qū)域：Øresund, 丹麥和瑞典海峽2.2.1由原始的 xyz 數(shù)據(jù)生成 mdf 文件網(wǎng)格文件包括水深資料，網(wǎng)格是通過(guò) MIKEZero 的網(wǎng)格創(chuàng)建器建立。首先，打開(kāi)“Mesh Generator” (New®

8、Mesh Generator)，見(jiàn)圖2.2。打開(kāi)“Mesh Generator”，用戶需要確定模擬地區(qū)的投影方式為UTM，并定義 UTM 區(qū)為 33，如圖 2.3 所示。圖 2.2MIKE Zero 中的“Mesh Generator”圖 2.3定義模擬區(qū)域的投影方式定義好的模擬區(qū)域如圖 2.4所示。圖 2.4添加 xyz 數(shù)據(jù)以前在“Mesh Generator”定義的模擬區(qū)域從 ACSII 文件中導(dǎo)入海岸線的數(shù)據(jù) (Import®Boundarydata ®OpenXYZfile:land.xyz)，見(jiàn)圖2.5。圖 2.5導(dǎo)入海岸線數(shù)據(jù)請(qǐng)注意需要轉(zhuǎn)換地理坐標(biāo)：在導(dǎo)入了海

9、岸線數(shù)據(jù)后請(qǐng)選擇“Longitude/Latitude”，見(jiàn)圖 2.6。圖 2.6導(dǎo)入海岸線數(shù)據(jù)生成的模擬地區(qū)包括導(dǎo)入的海岸線數(shù)據(jù)被稱為“Mesh File”(mdf-file)， 如圖 2.7。Definition圖 2.7導(dǎo)入海岸線 xyz 數(shù)據(jù)后在 Mesh Generator 中的 mdf 文件下一步是把模擬區(qū)域的原始數(shù)據(jù)變?yōu)榭梢詣澐秩蔷W(wǎng)格的數(shù)據(jù)。2.2.2三角邊界的調(diào)整邊界調(diào)整的目的是使模擬地區(qū)的邊界能夠被劃分為三角網(wǎng)格，包括水邊界（綠色弧形）。從刪除不需要包含于模擬區(qū)域的海岸線的交匯點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)（紅色和蘭色點(diǎn)）開(kāi)始進(jìn)行調(diào)整，這還包括陸地上的節(jié)點(diǎn)，如圖 2.7所示。通過(guò)在“丹麥”節(jié)點(diǎn)和

10、“瑞典”節(jié)點(diǎn)之間添加弧形來(lái)定義北部和南部的邊界。邊界應(yīng)當(dāng)定義在測(cè)量的邊界位置附近，如表 2.1。選擇北部邊界并選擇“properties”，把北部的圓弧屬性設(shè)置為“2”，南部邊界的圓弧屬性設(shè)為“3”，見(jiàn)圖 2.8 和圖 2.9。這些屬性用來(lái)區(qū)分網(wǎng)格中的不同邊界類型：北部邊界（2）和南部邊界（3）。陸地/水面邊界（1）由網(wǎng)格創(chuàng)建器自動(dòng)生成。表 2.1測(cè)量的水位數(shù)據(jù)圖 2.8編輯屬性（右擊鼠標(biāo)）選擇北部邊界的圓?。ㄗ仙﹫D 2.9編輯北部邊界圓弧的屬性測(cè)站數(shù)據(jù)文件位置東(m)北(m)WL13 Vikenwaterlevel_viken.txt3497446224518WL14 Hornbæ

11、;kwaterlevel_hornbaek.txt3418116219382WL19 Skanørwaterlevel_skanor.txt3627486143316WL20 Rødvigwaterlevel_rodvig.txt3331916126049現(xiàn)在用戶能夠看到一個(gè)可以劃分三角網(wǎng)格的閉合區(qū)域，但首先需要對(duì)所有的海岸線進(jìn)行核對(duì)和修正。模擬區(qū)域的三角網(wǎng)格劃分從邊界多邊形開(kāi)始，所以，網(wǎng)格三角劃分過(guò)程中產(chǎn)生的元素?cái)?shù)量和海岸線的交匯點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)數(shù)量密切相關(guān)。用戶可以使用相應(yīng)的工具把各交匯點(diǎn)重新分布到圓弧上，使海岸線更為平滑均勻。在特別關(guān)心的地區(qū)，用戶還可以把交點(diǎn)沿陸地邊界重新分

12、布，并使其相互保持較小的間距。用戶需要注意，如果內(nèi)陸港口和內(nèi)陸湖對(duì)模擬地區(qū)影響不大，則不需要在模擬地形中予以考慮。編輯完所有的海岸線后，用戶可以得到和下圖 2.10所示相似的地形圖，名為 oresund.mdf。用戶可以在隨后的工作中使用此文件。2.2.3模擬區(qū)域的三角劃分下一步就是真正進(jìn)行模擬面積的三角劃分。首先，選擇不適合進(jìn)行三角劃分的多邊形（綠色）的閉合地區(qū)（如島嶼）。圖 2.10 Mesh Generator 中的 mdf-文件，邊界 xyz 數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)調(diào)整以形成能夠進(jìn)行三角劃分的閉合面積為了進(jìn)行最初的三角劃分(Mesh®Triangulate®Generate)，用

13、戶需要進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，如圖 2.11 (Mesh® Triangulate®Options)。在本實(shí)例中，特別需要關(guān)注的地區(qū)的網(wǎng)格分辨率較高。用戶也可以根據(jù)需要把某些地區(qū)的網(wǎng)格變細(xì)，具體做法是在需要加密的網(wǎng)格上添加多邊形并設(shè)置多邊形的屬性（在多邊形中添加綠色標(biāo)識(shí)并右擊鼠標(biāo)定義屬性）。圖 2.11 三角劃分的選項(xiàng)三角劃分完成后，用戶可以通過(guò)工具使網(wǎng)格平滑(Mesh®Smooth Mesh)。在這個(gè)例子中，網(wǎng)格被平滑了 100 次，如圖 2.12所示。圖 2.12 三角劃分和網(wǎng)格平滑 100 次后的網(wǎng)格。三角劃分選項(xiàng)的最大面積是 1500000m2，最小的角度是 30

14、 度，最多的節(jié)點(diǎn)是 6000 個(gè)。加密地區(qū)的選項(xiàng)在加密地區(qū)的多邊形選擇。隨后，用戶需要把 xyz 文件中的水深數(shù)據(jù)（water.xyz）內(nèi)差到網(wǎng)格中 (Mesh®Interpolate)，見(jiàn)圖 2.13。注意在 MIKE 21 FM 和 MIKE 3 FM 中的水深不同，因?yàn)樗鼈兊臏y(cè)量年份不同，地形也有了變化。MIKE 21 的 mdf 文件是 1993 年的數(shù)據(jù)，如圖 2.15。圖 2.13 內(nèi)差水深需要選擇 xyz 的數(shù)據(jù)文件。定義投影方式為地理坐標(biāo) 1993 water.xyz（MIKE 21 Flow MFM 例子）和 UTM 33 1997 water.xyz （MIKE

15、3 FlowMFM 例子)圖 2.14ASCII 文件，定義了地理位置（經(jīng)度、緯度和深度），請(qǐng)注意如果使用了 MIKE C- MAP，用戶則不能以文本方式瀏覽數(shù)據(jù)，因?yàn)閿?shù)據(jù)已經(jīng)加密。圖 2.15在內(nèi)差水深后的 Mesh Generator 中的網(wǎng)格現(xiàn)在用戶可以把編輯好的網(wǎng)格數(shù)據(jù)導(dǎo)入到 MIKE 21/3 FM 的水流模型中 (Mesh®Export Mesh)。保存文件為 oresund.mesh。用戶可以在 Data Viewer（圖中瀏覽或編輯網(wǎng)格文件。2.16）或 MIKEAnimator（圖2.17）圖 2.16Data Viewer 中的網(wǎng)格文件圖 2.17MIKE Ani

16、mator 中的 Øresund 網(wǎng)格3創(chuàng)建 MIKE 21 FM 水動(dòng)力模型的輸入條件在設(shè)置 MIKE 21 FM 水流模型前，必須根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)創(chuàng)建輸入數(shù)據(jù) ，1993 年測(cè)量的數(shù)據(jù)是：1. 邊界上的水位2. 丹麥Kastrup 機(jī)場(chǎng)的風(fēng)數(shù)據(jù)通過(guò)使用 MIKE Zero 中各種工具來(lái)準(zhǔn)備輸入數(shù)據(jù)，相應(yīng)的用戶手冊(cè)在下列安裝目錄中可以找到：C:Program FilesDHIMIKEZeroManualsMIKE_ZEROMzGeneric.pdf3.1生成水位邊界條件在模型的邊界附近有四個(gè)測(cè)站有測(cè)量的水位，見(jiàn)圖 3.1。Øresund 模型是水位邊界，測(cè)量的水位數(shù)據(jù)表明沿著

17、邊界的水位變化比較顯著，所以水位邊界應(yīng)該定義為線邊界（dfs1 類型的數(shù)據(jù)文件），是兩個(gè)邊界點(diǎn)數(shù)據(jù)的內(nèi)差。隨后，兩條線邊界（dfs1 類型的數(shù)據(jù)文件）的水位數(shù)據(jù)來(lái)自于兩條邊界上的四個(gè)測(cè)站的測(cè)量數(shù)據(jù)。四個(gè)測(cè)站的位置如表 2.1 所示。VikenHornbækSkanorRødvig圖 3.1開(kāi)邊界上的水位測(cè)站位置： Hornbæk，Viken，Skanör，和 Rødvig3.1.1把測(cè)量水位導(dǎo)入時(shí)間序列文件圖 3.2MIKE Zero 中的時(shí)間序列編輯器打開(kāi) MIKE Zero 中的“Time Series Editor”（File®

18、New®Time Series）見(jiàn)圖 3.2。選擇“ASCII 格式”，打開(kāi)文本文件waterlevel_hornbaek.txt。選擇“Equidistant Calendar Axis”并確認(rèn)，然后右擊鼠標(biāo)并選擇“properties”，把類型改變?yōu)椤癢ater Level”，保存數(shù)據(jù)為 waterlevel_hornbaek.dfs0。對(duì)其他三個(gè)測(cè)站重復(fù)上述步驟。注意在 MIKE 21/3 FM 水流模型的現(xiàn)有版本中，必須是等時(shí)間步長(zhǎng)，這就意味著原始數(shù)據(jù)充。，必須在導(dǎo)入之前通過(guò)內(nèi)差等方式補(bǔ)圖 3.3測(cè)站 Hornbæk 的實(shí)測(cè)水位，ASCII 文件圖 3.4時(shí)間序列編

19、輯器的導(dǎo)入界面圖 3.5時(shí)間序列屬性圖 3.6由測(cè)站 1 Hornbæk 導(dǎo)入到時(shí)間序列中的水位數(shù)據(jù)如果要把水位數(shù)據(jù)繪成時(shí)間序列圖，打開(kāi) MIKE Zero 中的“Plot Composer”， 見(jiàn)圖 3.7。選擇“plot” ® “insert a new plot object”并選擇“Time Series Plot”，見(jiàn)圖 3.8。圖 3.7MIKE Zero 中打開(kāi) Plot Composer右擊繪圖區(qū)域并選擇“properties”，點(diǎn)擊添加時(shí)間序列文件到“Plot Composer”，見(jiàn)圖 3.10。用戶可以在同一個(gè)繪圖中添加多個(gè)時(shí)間序列圖，在屬性3.9）?？?/p>

20、中還能對(duì)圖形進(jìn)行編輯，如顏色等（見(jiàn)圖圖 3.8在 Plot Composer 中新的繪圖對(duì)象圖 3.9在 Plot Composer 的 Time Series Plot線等框中選擇時(shí)間序列文件，調(diào)整比例和曲圖3.11和圖3.12是兩個(gè)邊界上的實(shí)測(cè)水位。圖 3.10 在 Plot Composer 中選擇時(shí)間序列文件圖 3.11 北邊界測(cè)站 1 和 2，Hornbæk 和 Viken 的時(shí)間序列圖 3.12 南邊界測(cè)站 3 和 4，Skanör 和 Rødvig 的時(shí)間序列3.1.2創(chuàng)建邊界條件下一步是根據(jù)生成的時(shí)間序列創(chuàng)建線邊界。打開(kāi) MIKE Zero 中的“

21、ProfileSeries”并選擇“Blank.”，見(jiàn)圖3.13。圖 3.13 在 MIKE Zero 中打開(kāi) Profile Series Editor需要的信息如下：北邊界開(kāi)始時(shí)間 1993-12-02 00:00:00時(shí)間步長(zhǎng)：1800s 時(shí)間步驟數(shù)：577 網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)：2網(wǎng)格間距：9200m （邊界的寬度，事實(shí)上并不需要，因?yàn)?MIKE21/3 FM 的水流模型中線邊界的內(nèi)差不考慮此寬度，見(jiàn) MIKE 21/3 FM水流模型的用戶手冊(cè)）。打開(kāi)測(cè)站 Hornbæk (waterlevel_hornbaek.dfs0) 的水位文件，并粘貼到“profile Series Edito

22、r”中點(diǎn)“0”的位置，然后打開(kāi)測(cè)站 Viken(waterlevel_viken.dfs0) 的的水位文件，并粘貼到“profile SeriesEditor”中點(diǎn)“1”的位置，見(jiàn)圖 3.15。保存文件為“waterlevel_north.dfs1”，見(jiàn)圖 3.16。圖 3.14 剖面序列屬性圖 3.15 從測(cè)站 1 （Hornbæk）水位到 Profile Series Editor（Ctrl V）圖 3.16 北邊界的水位線邊界除了網(wǎng)格間距不同，和使用的水位數(shù)據(jù)來(lái)自測(cè)站 Rødvig（waterlevel_rodvig.dfs0）和 Skanör （water

23、level_skanor.dfs0），對(duì)南邊界重復(fù)相同的步驟和類似的信息，并保存結(jié)果為waterlevel_south.dfs1。南邊界開(kāi)始時(shí)間 1993-12-02 00:00:00時(shí)間步長(zhǎng)：1800s 時(shí)間步驟數(shù)：577 網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)：2網(wǎng)格間距：33500m （邊界的寬度，事實(shí)上并不需要，因?yàn)?MIKE21/3 FM 的水流模型中線邊界的內(nèi)差不考慮此寬度，見(jiàn) MIKE 21/3 FM水流模型的用戶手冊(cè)）。3.2初始條件初始的水面高程由北邊界和南邊界水位的平均值計(jì)算得到。從兩個(gè)邊界文件中看平均的高程約為 0.37 m。3.3風(fēng)力作用來(lái)自 Kastrup 機(jī)場(chǎng)的風(fēng)數(shù)據(jù)形成的風(fēng)力是時(shí)間序列，但空間

24、上恒定。打開(kāi)時(shí)間序列編輯器，從 ASCII 文件“wind_kastrup.txt”中導(dǎo)入數(shù)據(jù)，使用等時(shí)間步長(zhǎng)。保存文件為“wind_kastrup.dfs0”。風(fēng)速和風(fēng)向的時(shí)間序列如圖 3.17所示。對(duì)于風(fēng)的更形象描述是風(fēng)玫瑰圖。打開(kāi)“Plot Composer”，新的繪圖對(duì)象，并選擇“Wind/Current Rose Plot”，然后選擇屬性，選擇新生成的文件“wind_kastrup.dfs0”并按需要對(duì)圖形進(jìn)行編輯（顏色等）。結(jié)果如圖 3.18所示。圖 3.17 來(lái)自 Kastrup 機(jī)場(chǎng)的風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)，ASCII 文件圖 3.17 Kastrup 機(jī)場(chǎng)的風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)，由 Plo

25、t Composer（Time Series Direction plot control）繪制圖 3.18 Kastrup 機(jī)場(chǎng)的風(fēng)玫瑰圖，由 Plot Composer 繪制，南邊界4MIKE 21 FM 模型搭建4.1FM 模型現(xiàn)在我們采用第三章生成的 1993 年 Øresund 地形資料，邊界條件和動(dòng)力數(shù)據(jù)搭建 MIKE21 FM 水動(dòng)力模型。首先，我們采用模型默認(rèn)參數(shù)，不考慮邊界密度變化的影響。模型參數(shù)如下表所示：下面簡(jiǎn)短地介紹了模型的搭建過(guò)程。在模型范圍框內(nèi)指定地形網(wǎng)格文件 oresund.mesh，如圖 5.1 所示。此地形文件已經(jīng)內(nèi)含了模型投影 UTM-33。在地形

26、文件中，每個(gè)邊界被給定一個(gè)識(shí)別代碼。在 Øresund 例子中，北部邊界識(shí)別代碼為2，南部邊界識(shí)別代碼為 3。在邊界名稱“北部”，“代碼 3”為“南部”?？蛑袑ⅰ按a 2”改名為擊按鈕，可以直接打開(kāi)并查看網(wǎng)格文件。用戶可以在 Data Viewer 中查看代碼值（第二項(xiàng)），如圖 5.2 所示。參數(shù)值模型配置文件Oresund.m21fm網(wǎng)格地形Oresund.mesh (1993)2057 個(gè)節(jié)點(diǎn)模擬時(shí)段1993-12-02 00:00 1993-12-13 00:00 (11 天)時(shí)間步長(zhǎng)8 秒模擬步長(zhǎng)數(shù)118800干濕水深干水深 0.01 米洪水深 0.05 米濕水深 0.1 米

27、初始水位-0.37 米風(fēng)場(chǎng)隨時(shí)間變化，在模型范圍內(nèi)常量：wind_kastrup.dfs0風(fēng)摩阻系數(shù)隨風(fēng)速變化：0.001255 ，風(fēng)速為： 7 m/s 時(shí)0.002425 ，風(fēng)速為 25 m/s 時(shí)北部邊界Waterlevel_north.dfs1南部邊界Waterlevel_south.dfs1渦粘系數(shù)Smagorinsky 公式, 常量 0.28 m1/3/s糙率曼寧系數(shù). 常量 32 m1/3/s結(jié)果文件Flow.dfsundr_roese.dfs0模擬時(shí)段大約 25 分鐘， 2.4 GHz CPU, 512 MB DDR RAM圖 4.1MIKE 21 FM 模型: 指定模型地形文件

28、圖 4.2在 Data Viewer 中查看邊界代碼值在“Time”框中指定時(shí)間步長(zhǎng)為 8 秒，對(duì)應(yīng)的克朗數(shù)小于 0.5。輸入時(shí)間步數(shù)為 118800 步，對(duì)應(yīng)的模擬時(shí)間 11 天，見(jiàn)圖 5.3。圖 4.3MIKE 21 FM 模型: 模擬時(shí)段如果要同時(shí)計(jì)算對(duì)流擴(kuò)散或 Ecolab 水質(zhì)，請(qǐng)?jiān)凇癕odule Selection”對(duì)話框?qū)?yīng)的選擇框中打勾，見(jiàn)圖 5.4。在本例中，我們只進(jìn)行水動(dòng)力模擬。如果希望在水動(dòng)力模塊的基礎(chǔ)上增加 Ecolab 水質(zhì)模塊，請(qǐng)參考"Step-by-Step Training Example for ECO Lab"。圖 4.4MIKE 21

29、FM 模型: 模塊選擇在"Flood and Dry"框中，可以進(jìn)行干濕動(dòng)邊界的參數(shù)設(shè)置，見(jiàn)圖5.5 所示。在該例子中，選取默認(rèn)值，即干水深 0.01 米，洪水深 0.05米，濕水深 0.1 米。在該例子中，由于沿著 Saltholm 海岸的某些區(qū)域在模擬期間內(nèi)會(huì)干涸，所以應(yīng)該包含干濕動(dòng)邊界功能。如果沒(méi)有選擇該功能，模型會(huì)在干涸地區(qū)溢出。但是，包含干濕功能后會(huì)影響模型的穩(wěn)定性，因此， 如果干濕功能對(duì)所要模擬的問(wèn)題不是很重要的話，建議不要將其包含進(jìn)來(lái)。做為補(bǔ)償，請(qǐng)調(diào)整網(wǎng)格地形文件，使淺水區(qū)域有更深的水深， 從而防止這些區(qū)域干涸，然后運(yùn)轉(zhuǎn)不包含干濕功能的模型。圖4.5MIKE

30、21 FM 水動(dòng)力模型: 干濕動(dòng)邊界本例中不考慮密度梯度流，在"Density "壓），見(jiàn)圖 5.6?？蛑羞x擇"Barotropic"（正圖 4.6MIKE 21 FM 水動(dòng)力模型: 密度梯度水平渦粘系數(shù)的設(shè)定采用 Smagorinsky 公式，Smagorinsky 常數(shù)取默認(rèn)值 0.28，見(jiàn)圖 5.7。圖 4.7MIKE 21 FM 水動(dòng)力模型: 渦粘系數(shù)的設(shè)定第一次模型運(yùn)行采用默認(rèn)的河床糙率值（曼寧系數(shù)）32 m1/ 3/s，在隨后的率定中可以改變它，見(jiàn)圖 5.8。圖4.8MIKE 21 FM 水動(dòng)力模型: 河床糙率在 Øresund 地

31、區(qū)潮流作用占優(yōu)，一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)該考慮科氏力的作用。但是在該例中，由于海峽很淺，科氏力的影響也可以忽略。而在實(shí)際的工程應(yīng)用中，除非個(gè)別情況，一般都要考慮科氏力的作用，僅僅在模擬氏力可以不考慮，見(jiàn)圖 5.9。圖 4.9MIKE 2 FM 水動(dòng)力模型: 科氏力使用已生成的風(fēng)時(shí)間序列（在 Wind Forcing框中風(fēng)時(shí)間序列指定為“隨時(shí)間變化，全域內(nèi)常量”，時(shí)間序列文件名為wind_kastrup.dfs0）。在本例中，風(fēng)場(chǎng)軟啟動(dòng)時(shí)間間隔指定為 7200秒。軟啟動(dòng)時(shí)間間隔指在模擬開(kāi)始階段風(fēng)的影響全考慮。在軟啟動(dòng)間隔開(kāi)始階段，風(fēng)力的影響為零，然后它逐漸增長(zhǎng)直到在軟啟動(dòng)間隔終止階段充分考慮風(fēng)力的影響。在本

32、例中，指定風(fēng)摩擦隨風(fēng)速變 化，并采用默認(rèn)的風(fēng)摩擦值，見(jiàn)圖 5.11。注意，在風(fēng)場(chǎng)框中點(diǎn)擊按鈕，可以直接打開(kāi)并查場(chǎng)文件，見(jiàn)圖 5.10。圖 4.10MIKE 2 FM 水動(dòng)力模型: 風(fēng)場(chǎng)圖 4.11MIKE 2 FM 水動(dòng)力模型: 風(fēng)摩擦系數(shù)在本例中l(wèi)ll不考慮冰蓋影響 不考慮降雨和蒸發(fā)不考慮波浪輻射應(yīng)力源和匯的流量及速度在“源”Øresund 地區(qū)的源流量過(guò)小，框中指定。在本例中，由于對(duì)水動(dòng)力條件產(chǎn)生大的影響，因此沒(méi)有包含在該例子中。此頁(yè)設(shè)置為空白，見(jiàn)圖 5.12。圖 4.12MIKE 2 FM 水動(dòng)力模型:源項(xiàng)在“Initial Conditions”框中設(shè)置初值條件，即模擬開(kāi)始時(shí)

33、刻的水位/流速。本例中初始水位采用常量-0.37 米，即模擬初始階段北部和南部邊界水位的平均值，水平方向和垂直方向流速為 0，見(jiàn)圖 5.13。圖 4.13MIKE 2 FM 水動(dòng)力模型: 初始條件在“Boundary Conditions”中邊界條件應(yīng)該與域框中指定的邊界名一致。本例中北部邊界和南部邊界使用第三章生成的線序列水位邊界文件。本例中，邊界類型是"Specified Level"（水位），這是因?yàn)檫吔缟蟽H有水位實(shí)測(cè)結(jié)果可以利用。"Specified Level"意味著邊界上采用了水位實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，而流量數(shù)據(jù)是未知的，只能在模擬過(guò)程中估算。如果邊界類

34、型是"Specified discharge"，意味著邊界上采用了流量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，水位數(shù)據(jù)是估算的。邊界格式必須設(shè)置為'Variable in time and along boundary' （隨時(shí)間和邊界變化），這種情況下，需要給定一個(gè)線序列文件。點(diǎn)擊5.16。按鈕，在彈出的框中選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件，見(jiàn)圖對(duì)于北部邊界，選擇 waterlevel_north.dfs1 水位文件；對(duì)于南部邊界， 選擇 waterlevel_south.dfs1 水位文件。注意：當(dāng)在邊界上指定線序列時(shí)，我們必須知道 MIKE 21 FM 是如何定義邊界起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的。定義規(guī)則是

35、：以邊界海岸線為界，使模型邊界處于左手方向，沿海岸線第一個(gè)點(diǎn)定義為起始點(diǎn)，見(jiàn)圖 5.2。軟啟動(dòng)間隔取 7200 秒，對(duì)應(yīng)初始水位值為0.37 米。軟啟動(dòng)間隔是指在模擬開(kāi)始階段邊界水位的影響并未充分考慮。在軟啟動(dòng)間隔開(kāi)始階段，邊界水位的影響是零，然后該影響逐漸增大直到在軟啟動(dòng)終止階段充分發(fā)揮作用，見(jiàn)圖 5.14 和圖 5.15。用戶可以在邊界據(jù)文件。框中點(diǎn)擊按鈕，快速打開(kāi)并查看邊界數(shù)圖 4.14MIKE 21 FM 水動(dòng)力模型：北部邊界條件 waterlevel_north.dfs1圖 4.15MIKE 21 FM 水動(dòng)力模型：南部邊界條件 waterlevel_south.dfs1圖 4.16

36、MIKE 21 FM 水動(dòng)力模型: 選擇邊界文件指定輸出格式為面序列，并給出結(jié)果文件名，見(jiàn)圖 5.17。輸出文件名稱為 flow.dfsu。同時(shí)，確保硬盤空間具有足夠的空間。選擇輸出頻率為 3600 秒（對(duì)于潮流模擬來(lái)說(shuō)該頻率較合理），這樣可以使輸出的面序列文件大小減小到合理范圍。本例中，時(shí)間步長(zhǎng)是 8 秒，指定輸出頻率為 3600/8 = 450。默認(rèn)情況下，面序列輸出范圍為全域。 選擇輸出文件要包含的參數(shù)，見(jiàn)圖 5.18。在水文站 Ndr. Roese 處輸出一個(gè)點(diǎn)序列文件作模型率定用，該站的位置見(jiàn)表 5.1。如果有，您也可以輸出監(jiān)測(cè)站附近的一些點(diǎn)，以便了解監(jiān)測(cè)站附近的計(jì)算結(jié)果隨空間位置的

37、變化。圖 4.17MIKE 21 FM 水動(dòng)力模型: 結(jié)果保存為點(diǎn)，線和面序列圖 4.18MIKE 21 FM 水動(dòng)力模型: 輸出結(jié)果參數(shù)表 4.1Ndr. Roese 站測(cè)量結(jié)果現(xiàn)在我們準(zhǔn)備運(yùn)行 MIKE 21 FM 水動(dòng)力模型. (Run®Start simulation).用戶也可以運(yùn)行 DHI 為您預(yù)先準(zhǔn)備好的模型配置文件：C:Program FilesDHIMIKEZeroExamplesMIKE_21FlowM_FMHDOresundCalibration_1oresund.m21fm注意，如果模擬不，請(qǐng)打開(kāi) log 日志文件找出錯(cuò)誤(File®Recent log file list)；您也可以在模擬運(yùn)行之前在菜單欄的"Vi