MIKE培训技巧课件.ppt

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1、日程安排,周一 早上 软件安装；DHI 简介；MIKE 11 总体介绍; 理论背景 下午 模块结构；简单例子； MIKE 11 模拟文件周二 上午 MIKE 11 河网文件 下午 MIKE 11 断面文件; MIKE 11 边界文件周三 上午 时间序列编辑器; HD 参数文件; MIKE VIEW 下午 NAM 模型周四 上午 SO 下午 AD 参数文件; WQ 参数文件周五 上午 WQ 参数文件；Ecolab 下午 练习；讨论,DHI 水与环境,Internet:http:/www.dhi.dkEmail:softwaredhi.dksosdhi.dk,离岸建筑物与管线港口与海岸建筑物近海水

2、动力海洋学与海洋环境 海岸管理 河流水动力与水工建筑物水资源管理 ,DHI 水与环境, 环境影响评价 实验室服务化学物质和产品毒理 清洁生产 大气与固废治理 给排水 机构能力建设与培训,DHI 水与环境,DHI 软件,MIKE BASIN,MIKE SHE,MIKE 11,MIKE 3,MIKE INFO,MIKE NET,MIKE SWMM,MOUSE,LITPACK,MIKE 21,MIKE 11 一维河渠模拟软件系统,模 块 结 构,水 质,泥 沙 输 运,水 动 力,降 雨 - 径 流,对 流 扩 散,MIKE 11,数 据 库 断 面、地 形 时 间 序 列 文 件,降雨-径流 (N

3、AM),MIKE 11,水 工 建 筑 物 堰 涵 洞 桥 梁 泵 水 闸 控 制 建 筑 物 溃 坝 洪 水 预 报 GIS 界面 (ArcView),MIKE 11,水动力模块,水 位 流 量 淹 水 实 时 校 正,MIKE 11,洪水预报模块,MIKE 11,对 流 输 运 扩 散 输 运 一 级 衰 减 率 粘性泥沙 单层/多层,MIKE 11,对流扩散模块,BOD/DO 富营养化 重金属,水质模块,MIKE 11,非粘性泥沙输运 Engelund-Hansen Ackers-White Engelund-Fredse van Rijn Smart-Jaeggi 显式 河床演变 单一

4、泥沙组分 级配泥沙,泥沙输运模块,MIKE 11,数据库,MIKE 11,地形数据: 河道断面 滩区地形 河道、滩区糙率 水工建筑物设计参数,时间序列数据: 边界条件 率定验证资料 其它（Q-h 边界条件）,Time,Discharge m3/s,模块应用,MIKE 11,水动力模拟 河口 河流 灌溉系统 溃坝 水工建筑物规划设计调度 洪水管理 洪水预报,对流扩散模拟 盐水入侵 水温 污染物传输,水质模拟 溶氧平衡；氨氮；etc. 富营养化 重金属 湿地,泥沙输运模拟 粘性泥沙 非粘性泥沙 泥沙负荷 河床演变,MIKE 11 一维河渠模拟软件系统,任何有关非稳态流动的数学模拟程序都基于以下三个

5、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,数学方程,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连续性方程 (质量守恒定律)动量方程 (牛顿第二定律),微分方程:St. Venant 方程,质量守恒,动量通量 = 动量 * 流速压力= 静水压力 阻力 = 河床阻力重力= X 方向分量,动量守恒,圣维南方程组,微分方程组,运动波,扩散波,动力波,方程近似,包括:1. 加速项2. 水压梯度项3. 河床摩阻项4. 重力项适合应用于:+流态变化剧烈+潮汐+快速回水效应+洪水演进,动力波,包括: 1. 水压梯度项2. 河床

6、摩阻项3. 重力项适合应用于:+相对稳定的回水效应+缓慢演进的洪水波-不能用于潮汐计算,扩散波,包括: 1. 河床摩阻项2. 重力项适合应用于:+陡坡河道-不能用于回水计算-不能用于潮汐计算,运动波,水动力 6 点 Abbott-Ionescu 有限差分格式 动力波/扩散波/运动波 支状/环状河网,求解格式,MIKE 11 一维河渠模拟软件系统,HD 模拟,MIKE 11,模拟河道水位流量,水动力模拟 河口 河流 灌溉系统 溃坝 水工建筑物 洪水管理 洪水预报,模型数据要求,方程组求解需要以下数据流域描述河道和滩区地形边界处水文测量数据率定验证用水文测量数据水工建筑物设计参数及调度运行规则,H

7、D 模型设置,设置MIKE 11 模型需要以下文件:断面数据(.xns11)河道位置(.nwk11)河道连接 (.nwk11)水工建筑物位置(.nwk11)边界条件 (.bnd11) 模型参数文件(.hd11) (时间序列文件)(.dfs0),MIKE 11,数据编辑器,模拟文件编辑器,两大作用:,定义模拟设定 - 模拟 类型, - 时段, - 时间步长 - 输入输出结果文件名,集成各编辑器文件信息,文件扩展名: *.sim11,模型选择 (HD/AD/WQ)?非稳态/准稳态?哪些输入文件?模拟时段及时间步长?初始条件?,练习,使用模拟文件编辑器,目标: 熟悉模拟文件编辑器结构，并用它运行 M

8、IKE 11程序。,练习内容: 熟悉模拟文件编辑器结构，试着修改其中的各项设定。 关闭模拟文件编辑器（不要保存），自己创建一个新的模拟文件，使之与刚才关闭的文件完全一致。 运行所创建的文件,MIKE 11,河网文件编辑器,文件扩展名: *.nwk11,编辑有关描述河网的数据。 河网设定内容 : 数值化河网 河段定义 水工建筑物- 堰- 涵洞- 泵- 控制水闸 - 溃坝 子流域划分,MIKE 11,河网文件编辑器,河段定义: Topo ID 河段名 上游端点里程 m 下游端点里程 m 河段类型 (常规或连接渠道) 上游与其它河段的连接 下游是否与其它河段的连接 最大 x,MIKE 11,河网文件

9、编辑器,河网设定,0.000,10.400,15.000,25.000,15.000,3.000,River A0.000 - 10.400,River C15.000 - 25.000,River B3.000 - 15.000,河名 上游端点 下游端点 上游连接 下游连接,River A 0.000 10.400 - River C 15.000River B 3.000 15.000 - River C 15.000River C 15.000 25.000 River B 15.000 -,MIKE 11,河网文件编辑器,河段计算网格点,里程 m : 20.000 28.000 32.

10、000 40.000,根据断面数据库确定的计算水位点模型自动内插断面处的计算水位点计算流量点,最大 dx = 5.000 m,最大 dx = 3.000 m,最大 dx 8.000 m,MIKE 11,河网文件编辑器,河段的纵向概化:,详 细 概 化,起 码 概 化,MIKE 11,河网文件编辑器,河网的横向概化:,详细概化,起码概化,练习,目标: 熟悉河网编辑器的操作及编辑和显示功能。,练习: 改变里程值，观察MIKE 11如何自动重算各点里程。 尝试加入一个涵洞。 改变显示的颜色和符号。 关闭河网编辑器（不要保存）。创建一个新的河网文件并输入背景图。,东江简化河网-1,dongjiang,

11、zengjiang,dongjiangupper,huang,dongjiangnan,dongnanhou,shu,Dongguan,qianxi,dao,heng,zhongtang,ou,dongnangu,taiyangxi,东江简化河网-2,断面数据库,文件扩展名： *.xns11断面通过以下三个要素与河段匹配: 河名; Topo ID 里程 每个断面包含以下信息: 原始数据 (X,Z值，定义河床高程) 处理后数据 (水力参数，如过水断面面积、水力半径等),MIKE 11,断面文件编辑器,文件扩展名: *.xns11,编辑河道断面数据。内容包括: 原始数据- 断面测量资料- 一组 (

12、x,z) 数据 处理后数据- 每个断面的水力参数表， f(h)- 从原始数据自动计算，也可手工输入- 模拟过程中只用表格内数据 = 所有断面都必须有处理过数据,MIKE 11,原始数据,原始数据:,河床高程x,z 坐标断面类型:敞口 / 封闭基准面:相对高程 水力半径公式:阻力或水力半径标记左右岸堤阻力调整系数:相对阻力.对河床糙率进行横向调整,Flood Plain River channel,M = 10,M = 30,Datum,MIKE 11,标记,有效面积,MIKE 11,处理后数据,处理后数据,包括: 各种可能水位下过水断面面积、水力半径、水面宽度、流量模数 流域调蓄（可选） 阻力

13、调整系数（垂向，可选）,MIKE 11,河床糙率,河床糙率: 公式: Manning-StricklerMm1/3 /s Manning 系数 ns/ m1/3 (= 1/M) Chezy 系数Cm1/2 /s,计算糙率 = 阻力调整系数 * 河床糙率 (断面文件) (HD 参数文件)(缺省: Rf = 1.0) (缺省: M = 30),练习,使用断面文件编辑器,目标: 熟悉断面文件编辑器的显示和编辑功能。,练习: 尝试修改、复制和插入新的断面 从图像修改断面数据 观察处理后数据表格 输出断面数据至一文本文件。关闭断面文件（不要保存），创建一个新的断面文件，输入断面文本文件。,边界条件,MI

14、KE 11,再外部边界处应设置边界条件,流量, Q :河道上游旁侧入流水位, h : 下游边界Q/h 边界 : 下游边界 (禁止设在上游),Q,Q,Q,h or Q/h,上边界应设在远离研究区域，系统内部的变化不应导致边界条件的变化。 核心研究区域不应受边界条件的直接影响。,MIKE 11,边界文件编辑器,文件扩展名: *.bnd11,编辑边界条件:,边界条件由以下要素定义: 河名 里程 边界类型 时间序列文件名 时间序列项,Q,t,t,Q,Wl,MIKE 11,时间序列编辑器,文件扩展名: *.dfs0,编辑时间序列数据:,时间序列编辑器包括: 表格视窗 图像视窗,时间序列由以下要素定义:

15、名称、类型（水位、流量等）、单位 时间序列轴类型 (等时间间隔 / 不等时间间隔等) 开始时间、时间步长、步数,练习,使用边界和时间序列编辑器,练习: 在图像窗口修改数据，注意在表格视窗内数据的变化。 改变时间序列编辑器的显示属性。 用工具栏中的“calculator”功能改变时间序列数据。 在Excel和时间序列编辑器之间进行数据交换。,MIKE 11,HD 参数文件编辑器,文件扩展名: *.hd11,编辑HD参数文件:,初始水位流量 河床糙率 选择圣维南方程的简化方程 引擎程序 的参数设定,MIKE 11,HD 参数文件编辑器,全域和局部值:,全域值局部值,M = 30,M = 30M =

16、 25M = 20,0.0 5000 10000 15000 20000 Distance m,Mannings M,MIKE 11,数据编辑器,MIKE VIEW,MIKE 11 计算结果用 MIKE VIEW 提取和演示,打开结果文件,选择装在选项,MIKE VIEW,平面视窗,平面视窗显示结果文件中的所有计算水位流量点,水位点蓝色流量点红色,MIKE 11 一维河渠模拟软件系统,水闸运行控制,MIKE 11,越流闸 , 纵视图 :,闸底高程,闸门启闭范围,闸门操作,水闸运行控制,MIKE 11,越流闸 , 前视图 :,闸宽,闸底高程,水闸运行控制,MIKE 11,泻流闸 , 纵视图 :,

17、闸门启闭范围,闸底高程,闸门操作,水闸运行控制,MIKE 11,泻流闸 , 前视图 :,闸宽,闸底高程,MIKE 11 一维河渠模拟软件系统,AD 模拟,MIKE 11,对流扩散模拟 盐水入侵 水温变化 污染物传输 一级衰减,模拟河流中溶解或悬浮物质的一维输运。,MIKE 11,AD 边界,开边界出流 开边界入流 - 浓度 - 传输 开边界出流 - 入流 封闭,C = Cbound Q*C = Qbound * Cbound,C= Cbound + (Cout-Cin)*e-tmix/kmix,MIKE 11,AD 边界,混合系数, Kmix :,C,t,Delay due to Kmix,O

18、utflow,Inflow,River,Sea,C,t,Small Kmix (instantanous mixing)Large Kmix,Outflow,Inflow,Outflow,Inflow,MIKE 11MIKE 21 MIKE 3,水质模拟,MIKE WQ 模块结构,水 动 力 模 拟,水 质 模 拟,对流扩散模拟,流量 降雨 蒸发,水 位 流 量 风 温 度,初 始 条 件 边 界 条 件,点 源 面 源,温 度 盐 度,生化反应系数,BOD, 溶氧, 氨氮, 硝氮, 磷, 大肠杆菌,影 响：,MIKE WQ 水质过程,大气复氧有机物降解迅速耗氧迅速 & 延迟耗氧与河底/沉积物

19、之间的交换硝化反硝化磷的反应过程磷在水体与底泥之间的交换大肠杆菌衰减,状态变量,1.水温2.溶氧3.氨氮4.硝氮5.BOD_溶解性BOD,_悬浮 BOD_底泥BOD6.溶解性 P7.颗粒状 P8.粪大肠杆菌9.总大肠杆菌,Oxygen processes,Exchange with atmosphere,DecompositionNitrificationAlgae respirationAnimal respiration,Respiration by bacteria and vegetation,Oxygenproduction,Advection,Dispersion,Dispersi

20、on,Advection,Sediment oxygen demandin bottom layer,Exchange withdeeper layers,溶氧昼夜变化,呼吸 耗氧,P(t) 产氧,P0,0,aT,Kl: 00 12 24,mg O2m-2d-1,有机物 (BOD),生物需氧量 (BOD),水质过程 氮,Organicmatter,NO3-,NH4+/NH3,氨化,硝化,反硝化,大气沉降,污染源(BOD, 氮),沉积,再悬浮,藻类,植物,植物/藻类吸收,合成,矿化,水质过程 磷,颗粒 P,污 染 源(BOD, PO4, 颗粒 P),沉降,PO4,藻类,植物,藻类/植物吸收,BOD,再悬浮,底 泥,降解,沉降,再悬浮,各级水质模型中状态变量,练习 MIKE 11 应用,