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周总结 水环境模型软件Mike11 主讲人 刘馥苏 目录 Mike软件简介 模型理论背景 模型结构 模型各个界面操作介绍 后期计划 Mike软件简介 2 MIKE11是动态模拟河流和水道水力的世界级标准 具有无限的河流模拟能力 MIKE11为河流水动力和环境模拟提供功能强大的和最全面的方法 它经过世界上成百上千次应用验证并已成为多个国家的标准工具 以河流作为起点 可以使用MIKE11设计 管理和运行河流系统 使用MIKE11可以轻松将你的分析扩大至泥沙输运和水质 3 应用领域 模型理论背景 4 任何有关非稳态流动的数学模拟程序都基于以下三个要素 反映有关物理定律的微分方程组 对微分方程组进行线性化的有限差分格式 求解线性方程组的算法模型基于以下几个假定 不可压缩 均质流体 基本是一维流态 坡降小 纵向断面变化幅度小 静水压力分布 5 及以下两个基本方程 连续性方程 质量守恒定律 动量方程 牛顿第二定律 所得到的圣维南方程就是模型反映有关物理定律的微分方程 所用的有限差分格式就是6点Abbot Ionescu格式 Abbott Ionescu格式 计算网格点布置方式如下 里程 m 20000280003200040000 maxdx 5000m maxdx 3000m maxdx 8000m 根据断面数据库确定的计算水位点 模型自动内插断面处计算水位点 计算流量点 maxdx相邻计算水位点之间最大距离 计算网格点分布遵循以下规则 河段上下游端点为计算水位点 支流入流点为计算水位点 实测断面资料点为计算水位点 模型根据maxdx值自动插入计算水位点 水工建筑物为计算流量点 两个水位点之间只存在一个计算流量点 模型结构 模型包含的数据有 流域描述 河网形状 水工建筑物的位置 河道和滩区地形 河床断面数据 模型边界处水文测量数据 水工建筑物设计参数及调度运行规则 流域上的气象数据 模型将以上数据存放在以下文件内 河网文件 nwk11 断面文件 xns11 边界文件 bnd11 模型参数文件 hd11 时间序列文件 dfs0 并以如下的结构组织管理数据及进行模拟工作 模型各个界面操作介绍 1 河网文件 nwk11 宜兴市区域图 部分 图像视窗 工具条 河网 增加新点 定义河道 表格视窗 1 points 2 Branch 3 Structures Mike11模型中水工建筑物类型包括堰 Weirs 涵洞 Culverts 桥梁 Bridges 泵 Pump 可控水工建筑物 ControlStr 等 水工建筑物设置一般非常直观 直接输入设计参数即可 可控水工建筑物是指模拟过程中按照各种预设的调度规则 水位 流量 浓度等 模型可自动判断调整运行方式 如闸门开启高度 过闸流量等 的一类建筑物 包括水闸 橡胶坝 水泵等 2 断面文件 xns11 原始数据视窗 列表视窗 表格视窗 图像视窗 处理后数据视窗 在原始数据视窗单击ViewProcessedData按钮 进入处理后数据视窗 处理后数据视窗也由列表视窗 表格视窗 图像视窗三部分组成 列表视窗和原始数据视窗一样 每一个原始断面数据对应一个处理后的断面数据 图像数据显示水位 断面曲线 3 边界文件 bnd11 所有外部边界条件和内部边界条件都在边界文件编辑器里设置 所谓外部边界就是模型中那些不与其它河段相连的河段端点 即自由端点 物质流出此处即意味着流出模型区域 流入也必然是从模型外部流入 这些地方必须给定某种水文条件 如流量 水位值 否则模型无法计算 所谓内部边界是指从模型内部河段某点或某段河长流入或流出模拟河段的地方 典型的例子包括降雨径流的入流 工厂排水 自来水厂取水 内部边界条件应根据实际情况设定 是否设定这些边界条件通常不会影响模型的运行 但显然会影响到模拟结果的可靠性 边界描述 引入时间序列文件 边界描述 1 Open 开边界 可在河流上游或下游的自由端点定义开边界 第三个窗口可输入时间序列的边界条件 2 Closed 闭合边界 用于河流的自由端点处为零通量 相当于在此断流 3 PointSource 点源边界 用于定义在某一位置有时变或恒定的旁侧入流 4 时间序列文件 dfs0 以厔溪河下游端点水位时间序列文件为例 水位数据起始于2012年9月25日08 00 00 结束于2013年9月25日08 00 00 时间间隔为1天 共366个数据 对于有同样时间轴的数据 即使是不同数据类型 如水位 流量 浓度 也都可以放在同一个时间序列文件中 5 参数文件 HD11 HD参数文件时定义模拟的初始条件和河床糙率 里面尽管有许多菜单 大部分内容不必去接触 初始条件 河床糙率 Initial 初始条件 初始条件设定的一个很重要的目的是让模型平稳启动 所以原则上初始水位和流量的设定应尽可能与模拟开始时刻的实际河网水动力条件一致 实践中 初始流量往往可以给个接近于0的值 而初始水位的设定必须不能高于或低于河床 否则可能导致模型不能顺利起算 BedResist 河床糙率 河床糙率是率定参数 应根据对模拟河道的认识及模型计算结果确定 通常可以从n 0 03 M 30 开始率定 各个河段设定不同糙率值得方法见下图 曼宁系数 全域值 局部值 局部值 0 05000100001500020000距离 m 将所有文件导入模型中计算 当模型计算值与实测值基本吻合 可为河网水质模型 MikeAD 和容量模型 MikeBasin 计算提供准确的水动力条件输入 后期计划 降雨径流