MIKE BASIN模型设置介绍

1、MIKE BASIN模型设置介绍模型设置介绍莫莫 铠铠MIKE BASIN 的界面的界面Water Resources Modelling MIKE BASIN目录框目录框图形要素数据框图形要素数据框显示框显示框MIKE BASIN工具条工具条基于基于ArcGIS 9.xMIKE BASIN 的界面的界面Water Resources Modelling MIKE BASIN1 开开 始始 编编 辑辑2 停停 止止 编编 辑辑3 追追 踪踪 河河 流流4 描描 述述 流流 域域5 添添 加加 河河 流流 6 添添 加加 河河 流流 节节 点点 7 添添 加加 流流 域域 节节 点点 8 添添

2、加加 用用 水水 户户9 添添 加加 水水 库库 10 添添 加加 水水 电电 站站11 添添 加加 水水 渠渠12 编编 辑辑 工工 具具13 要要 素素 属属 性性14 运运 行行 模模 拟拟15 浏浏 览览 结结 果果MIKE BASIN 工具条工具条1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Water Resources Modelling MIKE BASIN有关编辑的提示：有关编辑的提示： 在修改模型结构时，必须选择在修改模型结构时，必须选择开始编辑开始编辑。当。当完成修改后要停止编辑时，必须选择完成修改后要停止编辑时，必须选择停止编停止编辑辑。此时模

3、型会提示你是否保存所作的编辑。此时模型会提示你是否保存所作的编辑。 Undo只有在编辑状态下可用只有在编辑状态下可用。MIKE BASIN 的菜单的菜单Water Resources Modelling MIKE BASINv使用使用 ArcGIS 几何形状网络确保正确的拓扑关系几何形状网络确保正确的拓扑关系；v 属性表对话框统一设计；属性表对话框统一设计；v 统一的列表编辑器，用于快速输入；统一的列表编辑器，用于快速输入；v 地下水使用的选项，包括按照地表水缺水比例；地下水使用的选项，包括按照地表水缺水比例；v 按优先级或者按比例分配规则，同时用于供水方（河流）按优先级或者按比例分配规则，同

4、时用于供水方（河流）和需水方（用水户）；和需水方（用水户）；v 用水户的回水现在可以回到多个节点上，每个节点的回水用水户的回水现在可以回到多个节点上，每个节点的回水量采用用水户取水量的比例即回水系数。量采用用水户取水量的比例即回水系数。MIKE BASIN的总体操作特点的总体操作特点Water Resources Modelling MIKE BASINMIKE BASIN 主要图形要素属性主要图形要素属性 用水户属性用水户属性 地下水取用地下水取用 流域属性流域属性 地下水属性地下水属性 河道属性河道属性 河道演算河道演算 分流节点属性分流节点属性 水库属性水库属性 发电站属性发电站属性 模

5、型运算设置属性模型运算设置属性Water Resources Modelling MIKE BASINMIKE BASIN 要素要素 概化概化点点用水户用水户灌溉节点灌溉节点分流节点分流节点发电站节点发电站节点水库节点水库节点Water Resources Modelling MIKE BASIN流流 域域面面线线河河 道道连接渠道连接渠道3个子流域个子流域6个用水户个用水户5个水库个水库1个发电站个发电站MIKE BASIN 简单示例简单示例Water Resources Modelling MIKE BASIN在图形要素上右击鼠标在图形要素上右击鼠标 在要素上左击在要素上左击要素属性按钮要

6、素属性按钮用水户节点用水户节点属性对话框属性对话框选择选择 MIKE BASIN 属属性性在图形要素上在图形要素上左击左击鼠标右击快捷菜单鼠标右击快捷菜单Water Resources Modelling MIKE BASINMIKE BASIN 简单示例简单示例Diversion:用用 水水 户户 属属 性性Water Resources Modelling MIKE BASINWater demand: 用水户所需的水量；用水户所需的水量；Deficit carry-over fraction: 前一时间步长中的缺水可以前一时间步长中的缺水可以累积到下一步长的比例，用于农业灌溉累积到下一步

7、长的比例，用于农业灌溉；Groundwater use fraction:需水量中由地下水供水的比例需水量中由地下水供水的比例；Groundwater use absolute: 地下水抽取的绝对水量地下水抽取的绝对水量4. 时间序列的属性时间序列的属性4 由多个地表水资源取水Call by priority. 首先从具有较高优先权的地方取水，然后从仅次优先权的位置取水。Call by fraction. 给每个取水资源设定一个需水比例，它们具有相同的优先权。可以给多个用户设定不同的取水比例，它们有着同等的优先权。也可以将以上两种供水规则混合使用，如：User1 Supply by prior

8、ity Priority: 1User2 Supply fraction of flow Priority: 2User3 Supply fraction of flow Priority: 23.绘图绘图/编辑编辑32. 打开时间序列打开时间序列21. 新建一个时间序列新建一个时间序列 1用水户使用地下水用水户使用地下水Fraction of total demand: 对应于地表水与地下水资源的供水比例。 如果地表水或是地下水资源有限，那么需水将不会得到满足。Fraction of remaining demand: 对应于地表水（第一优先）和地下水之间的优先权。Absolute dema

9、nd: 分别从两种资源中取水，相互是独立的。地下水取水量可能会比总需水量大，这种情况下地表取水量则为零。Water Resources Modelling MIKE BASIN 梯级或并行水库操作规则，双向水库调水梯级或并行水库操作规则，双向水库调水 溢洪道模拟：基于底部出口以及时变的溢溢洪道模拟：基于底部出口以及时变的溢洪道底部高程洪道底部高程 水电站机器效率与下泄流量相关水电站机器效率与下泄流量相关 湖泊可以被看作为一个水库类型，其出流湖泊可以被看作为一个水库类型，其出流由水位流量关系曲线来决定由水位流量关系曲线来决定水水 库库 属属 性性水库操作规则曲线水库操作规则曲线Full rese

10、rvoir levelFlood control levelMinimum operational levelReservoir zero level (dead storage)Reduction level 1Reduction level 2Water Resources Modelling MIKE BASIN水水 库库 属属 性性SpillFlood Control zoneNormal operating zoneReduced operating zoneInactiveConservation zone(Only minimum releases)Water Resources

11、 Modelling MIKE BASIN水水 库库 属属 性性最大下泄能力超出洪水控制水位的超出洪水控制水位的所有所有水都会被下泄到下游，下水都会被下泄到下游，下泄流量低于所设定的最大下泄流量泄流量低于所设定的最大下泄流量 (当不使用溢洪当不使用溢洪道选项时道选项时)只有当水位达到坝顶高程时，下泄流量才会大于所只有当水位达到坝顶高程时，下泄流量才会大于所设定的最大下泄流量。设定的最大下泄流量。最大下泄流量最大下泄流量模拟下泄流量模拟下泄流量水位水位坝顶高程坝顶高程Water Resources Modelling MIKE BASINN7|Outflow to: River Node 2 m

12、3/sN7|Outflow to: Water User Node 8 m3/sN7|Net flow to node m3/sJan1971Feb1971Mar1971Apr1971May1971Jun1971Jul1971Aug1971Sep1971Oct1971Nov1971Dec1971Jan1972Feb1972 0 10 20 30Untitled取水点流量取水点流量用水户流量用水户流量远程控制点流量远程控制点流量水库下泄水量来维持远程控制流量。水库下泄水量来维持远程控制流量。水库水位会因此而下降。水库水位会因此而下降。水水 库库 属属 性性远程控制点远程控制点 (0.5 m3/s

13、)R6|Water level m19711972197338.040.042.044.0Untitled水库水位水库水位Water Resources Modelling MIKE BASINN7|Outflow to: River Node 2 m3/sN7|Outflow to: Water User Node 8 m3/sN7|Net flow to node m3/sJan1971Feb1971Mar1971Apr1971May1971Jun1971Jul1971Aug1971Sep1971Oct1971Nov1971Dec1971 0 5 10 15 20 25 30取水口处的流量

14、取水口处的流量用水户流量用水户流量控制点流量控制点流量水库下泄水来维持远程控制点流量水库水位在远水库下泄水来维持远程控制点流量水库水位在远程点流量需求增大时将会下降更多程点流量需求增大时将会下降更多远程控制点远程控制点 (1.5 m3/s)R6|Water level mJan1971Feb1971Mar1971Apr1971May1971Jun1971Jul1971Aug1971Sep1971Oct1971Nov1971Dec1971 32 34 36 38 40 42 44水水 库库 属属 性性溢洪道属性溢洪道属性Water Resources Modelling MIKE BASIN水水

15、 库库 属属 性性洪水控制调度时期最大下泄流量可受到溢洪道的过水能力的限制。溢洪道的这种限制可能会引起水位上升超过洪水限制水位。The spill capacity table（溢洪过水能力表）是可选项，用于水库和湖泊。它在物理上由水位（相对于溢洪道底部高程）决定，因此必须以h-Q表格形式给出。 Q是在该水位上最大可能下泄量。Spillway bottom level time series (可选项可选项) 描述了溢洪道的基础高程，是h-Q 关系表中水位的参考高程。The bottom outlet capacity time series（底部出口过水能力）通常是可以调节的，因此必须以时间

16、序列的形式给出。如果没有定义时间序列，那么过水能力将被设为零。在水库中后两者分别代表了（上部）溢洪道和底部出口。Water Resources Modelling MIKE BASIN水水 电电 站站 属属 性性计算顺序:1) 用户设定了水电站节点处的目标电量2) 水库将会根据水库中的实际水位来计算相应的需水量3)水库将会（如果可能）提取所需的水量，并计算产电量可选项 尾水水位可以定为一个表格，该表定义了尾水水位和水库下泄流量之间的关系。可选项 机器效率可以定义为一个表格，该表定义了效率和下泄流量之间的关系。 分流节点分流节点Water Resources Modelling MIKE BAS

17、IN分分 流流 节节 点点 属属 性性设为流量的函数设为流量的函数(lookup table)设为一个流量设为一个流量 (time series)河河 道道 属属 性性Water Resources Modelling MIKE BASIN 河流中的水位计算可以由河流中的水位计算可以由Q-h表或曼宁公表或曼宁公式得到式得到 增加了演算选项：洪水波平移增加了演算选项：洪水波平移 包括河流和连接渠中的渗漏、蒸发和输包括河流和连接渠中的渗漏、蒸发和输水损失的选项水损失的选项 包括河流和连接渠的过水能力限制包括河流和连接渠的过水能力限制注意注意: : 用于河道和连接渠道的数据类型是相同的！用于河道和连

18、接渠道的数据类型是相同的！水流损失水流损失过水能力过水能力河道演算河道演算Water Resources Modelling MIKE BASIN河河 道道 演演 算算4 种方法种方法:vLinear reservoir routing（线性水库演算线性水库演算）vMuskingum routing（马斯京根演算马斯京根演算）vWave translation （洪洪水波平移水波平移）vNo routing （无演算无演算）取决于所选方法，可能要设定的参数有两个，一个用于描述水流延迟，另一个用取决于所选方法，可能要设定的参数有两个，一个用于描述水流延迟，另一个用于描述过程线形状。于描述过程线形

19、状。当两个节点间有显著的水流延迟以及过程线平滑时，演算则需要考虑进去。当两个节点间有显著的水流延迟以及过程线平滑时，演算则需要考虑进去。这种情况通常是时间步长与两节点之间的距离相比过小的原因。在大多数情况下这种情况通常是时间步长与两节点之间的距离相比过小的原因。在大多数情况下如果使用的时间步长大于或等于一个月时一般不使用演算。如果使用的时间步长大于或等于一个月时一般不使用演算。马斯京根方法马斯京根方法 是一个常用的水文演算方法，用于模拟变化的流量-槽蓄之间的关系。这种方法模拟的洪水槽蓄量是柱蓄和楔蓄之和。参数K 是洪水波在两个节点之间通过河段的时间。其数 值可用洪峰通过河道的实测时间来估计。流

20、量比重因子x (无量纲 )取决于模拟的楔形槽蓄的形状。在天然河道，x 的数值在0 至 0.3 之间且平均值为0.2 (总是 0.5). 非常准确地确定x值没有 太大必要，因为结果对此参数相对不敏感。Water Resources Modelling MIKE BASIN河河 道道 演演 算算线性水库演算线性水库演算是在考虑了入流,取水和回水之后将上游节点的水流 根据时间步长进行分配。对于一个脉冲入流，一段时间之后的出流峰值由时间滞后给出，随 后以指数衰减。所用的公式为：这里 qo 是节点的出流, dt 是时间步长长度, qi 是节点的入流, s 是水面下的蓄水,K 是线性演算时间滞后(或者是延

21、迟参数)。线性水库演算可以被认为是当x = 0时的马斯京根演算的特殊情 况。与普通的马斯京根演算不同，线性演算只与时间步长长度和 K值有关。Water Resources Modelling MIKE BASIN河河 道道 演演 算算洪水波平移洪水波平移使用这个选项，洪水波不会有阻尼现象。这仅适用于陡急的河流。洪水波平移的算法本质上是对每一个时间步长使用一个带有槽 的周期性缓冲。一个时间步长的入流被放入到当前入流，相对应的 储存在槽中的前期入流被移出。当前槽的索引号在缓冲中循环,这 样一个新的入流总是替代最老的以前的入流。 Water Resources Modelling MIKE BASI

22、N河河 道道 演演 算算1,000 km22,000 km22,000 km2流流 域域 属属 性性建立河网建立河网绿色的缓冲区是在添加了流节点绿色的缓冲区是在添加了流节点之后添加上的，它代表流域或集之后添加上的，它代表流域或集水区。它们允许用户设定两节点水区。它们允许用户设定两节点间的侧向入流。它们也用于设定间的侧向入流。它们也用于设定地下水系统。地下水系统。Water Resources Modelling MIKE BASIN线性水库原理计算线性水库原理计算时时 间间 步步 长长模拟时间步长模拟时间步长:任何正的时间范围（小时步长，日步长等，如2天。也可以是月时间步长，即它会自动地将时间

23、步长长度调整为不同月的长度。子除数（子除数（sub-divider）：时间步长子除数子除数允许在内部计算中使用一个较小的模拟时间步长，而不同于输出时间步长，这样做是为了提高计算精度。内部时间步长是1/（时间步长子除数）乘以输出时间步长。输入数据的时间步长输入数据的时间步长:可以与模拟时间步长不同，不需要在一个时间序列中保持恒定。各种输入文件可能有着不同的时间步长。 MIKE BASIN 接受等距和非等距时间轴的时间步长，不需要输入时间步长长度与模拟时间步长长度相同。 Water Resources Modelling MIKE BASINMIKE BASIN的计算核心（引擎）的计算核心（引擎）

24、 可以通过各种编程语言来访问。可以通过各种编程语言来访问。访问的实现可以通过下列方式：访问的实现可以通过下列方式： 1 1、在、在Excel 、ArcGIS中进行中进行Visual basic宏编辑；宏编辑； 2 2、通过任何支持、通过任何支持Microsoft COM技术的编程语言（技术的编程语言（Visual C+, Delphi, 等）等）或或.Net 语言语言( (C#, Visual Basic .Net, 等）等）Macro 编程编程Water Resources Modelling MIKE BASIN直接访问直接访问 MIKE BASIN引擎在以下情况下是很有用的，如：引擎在以

25、下情况下是很有用的，如：v通过（多个）通过（多个）Monte-Carlo模拟做快速灵敏度分析；模拟做快速灵敏度分析；v快速执行和分析多个方案；快速执行和分析多个方案；v使用使用Excel的统计功能、的统计功能、 ArcGIS制图或第三方程序对结果进行后理；制图或第三方程序对结果进行后理；v要实施要实施 MIKE BASIN标准分配算法之外的机制标准分配算法之外的机制 ( (如，特定区域的水库操作规如，特定区域的水库操作规则则););v动态地控制模拟动态地控制模拟 ( (逐步模拟、由任何时间步长、甚至由一个时间步长内的迭代逐步模拟、由任何时间步长、甚至由一个时间步长内的迭代进行热启动进行热启动)

26、 )；v为特定区域的为特定区域的MIKE BASIN 模型创建简单模型创建简单的的 ArcGIS或或ExcelExcel用户界面用户界面( (可由非可由非GISGIS人员进行操作人员进行操作); ); 或者或者v或者通过各种或者通过各种Excel的的 Solver 工具工具(Data菜单菜单) )进行各种优化。进行各种优化。Macro 编程编程Water Resources Modelling MIKE BASINWater Resources Modelling MIKE BASIN通过通过Excel 调用调用 Macro 程序程序优优 化化 问问 题题Water Resources Mod

27、elling MIKE BASINWater Resources Modelling MIKE BASINMIKE BASIN 结果显示一结果显示一Water Resources Modelling MIKE BASINMIKE BASIN 结果显示二结果显示二NAM 降雨径流模块降雨径流模块Water Resources Modelling MIKE BASINNAM : “nedbr-afstrmnings model” （降雨-径流模型）RAINFALLPOTENTIAL EVAPORATIONMODELPARAMETERSRUNOFF COMPONENTSEVAPORATIONRECH

28、ARGE降雨降雨-径流示意图径流示意图NAM模型示意图模型示意图NAM 降雨径流模块降雨径流模块Water Resources Modelling MIKE BASINWater Resources Modelling MIKE BASIN主要主要 NAM 参数参数Umax 地表最大储水量地表最大储水量影响蒸发和水量平衡影响蒸发和水量平衡一般取值范围一般取值范围: 10-25 mmLmax 根区最大储水量根区最大储水量影响蒸发和水量平衡影响蒸发和水量平衡一般取值范围一般取值范围: 50-250 mmCQof 地表径流系数地表径流系数将净降雨分配为地表径流和入渗将净降雨分配为地表径流和入渗一般取值范围一般取值范围: 0.01 - 0.9CQif壤中流时间常数壤中流时间常数与与 Umax 一起决定壤中流流量一起决定壤中流流量一般取值范围一般取值范围: 500-1000 hoursWater Resources Modelling MIKE BASINTO