334 views
DHI-MIKE模型 === ## 简介 ## 适用场景 ## 软件下载 ## 应用指南 ### 关于河道(河网)概化 > 发布于新浪博客,时间:2009-12-15 13:42:33 分类: 水利模型、信息化 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100gmav.html)    其他的话就不讲了,我觉得在考虑概化之前,先思考以下几个问题:    1> 主要研究对象是否明确;    2> 地形以及边界数据资料收集情况;    3> 计算机硬件计算性能。    明确了以上几个问题后,决定要不要概化,然后是用什么方法进行概化。概化是很玄乎的,含2种情况,将已知情况(已测量)概化和将未知情况(未测量或不可能去测量)概化,对前者需认真考虑,对后者不要浪费时间吹毛求疵,没有必要。对Mike11水动力数学模型来将,其概化方法如下图所示。 ![关于河道(河网)概化](http://toolsbox.org.cn/download/sinablog/imgs/5e778a9d47abe78d6fec9&690 "关于河道(河网)概化")    通过实际案例计算来看,一般以最小空间步长50m,当前个人常规计算机来计算,则河网密度在1.5以上就需要进行概化,否则计算很慢,效率不高。对于大型河网的概化,如果真要一个个录入,工作量很大,建议通过读写断面文件进行程序处理,有两种思路:1是了解断面文件的程序接口,设定一些统计值到excel等文档,实现自动写入;2是将断面文件导出成txt(包含processed data导出),按该txt的相应规则写程序导入。 ### 河道梯级水库模拟思路 > 发布于新浪博客,时间:2009-12-04 11:19:56 分类: 水利模型、信息化 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100ghhu.html) 正好有人问到这个问题,顺便也发布在这里,供感兴趣的参考一下。 ![河道梯级水库模拟思路](http://toolsbox.org.cn/download/sinablog/imgs/5e778a9dg79deb9cebb07&690 "河道梯级水库模拟思路") ### 快速建模之---1维河道模型转2维河道模型 > 发布于新浪博客,时间:2009-07-29 13:50:45 分类: 水利模型、信息化 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100eodv.html) 我们经常会遇到建立某一条河道的一维数学模型和二维数学模型,面对的数据往往就只有河道某几个大断面。自然在这个数据之上建立一维模型是非常简单的了,但如何基于这些数据快速地建立一个比较漂亮的二维模型呢?如果说你不会编程,又找不到一种比较好的插值方法的话,实现起来还是比较头疼的。那么下面我就简单介绍一下遇到这种情况的工作思路(适合不便编程,又熟练软件应用的朋友们): 1\. 建立河道一维模型(Mike11或HEC,基本类似,以下以Mike11为例) 1.1 河道生成: 如果你的研究河道是有空间信息的ArcGIS的Polyline或者CAD的线,则基于该数据在Mike11GIS中生成河道(中心线)。 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_a361019efc24a6f77c1b1361a64c6f01.png) 如果没有,在GoogleEarth中找到该河道,描绘一条河道线,保存为KML格式文件,利用GIS的一些小扩展如<http://arcscripts.esri.com/details.asp?dbid=16318> 将其生成为Shp文件后生成河道。 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_d86f1a365c2d83d1a96eedf16f00d513.png) 1.2 断面生成:直接基于Mike11的断面编辑器,将大断面的起点距和河底高程录入到断面文件中。然后以某一间距实行类插(间距的确定需要考虑到你后面想基于该数据建立的二维河道网格的尺寸)。 基于该概化的河道建立河道一维数学模型。 2\. 建立河道二维模型 2.1 高程点的加密生成 在一维河道模型的建模工作平台Mike11GIS上,导入经加密插值后的断面文件,断面会以图形的形式分布在河道上,其空间位置的定位是根据断面文件中的最低点2与该历程处河道中心线垂直相交形成的。然后将其导出,可以看到在每一个断面都有了其空间位置的坐标信息。然后通过我写的接口程序将其转成x,y,z格式(即每一个断面的测点的空间坐标x,y和该点的高程值)。 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_24918d3333ee0c630900398acdf4d53b.png) ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_4f875d9e2be69f4de85e981cc94eb539.png)![](/uploads/upload_5924c0e68fbec0891a9f9f1c2f3280f6.png) ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_e799215cf31c56da49f562e74d8dfdf2.png) 2.1 生成二维河道网格,并基于加密处理成的高程点给网格插值,形成河道二维模型(就不作细述) ### Mike 11 之"Invalid floating point operation"错误 > 发布于新浪博客,时间:2009-06-18 21:45:37 分类: 水利模型、信息化 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100dxp3.html) 这个错误非常普通,但其原因很难判断,大多数是因为模型具有很大的不稳定因素,比如模型中存在一些非规则的输入等等。此时建议用人为为给定初始场或者加载热启动场,或者以稳态or准稳态流模式运行模型,在此模式下,软件会提示出很多导致模型不稳定的问题,参考信息提示一一修改。 对单一HD的运算,注意河网的连接关系是否正确,特别是三叉口。断面的Mark点,X、Z值是否为非数值型、是否每个断面都计算了水力参数等。如果有结构物,检查结构的设置是否有逻辑型错误等等。 很多初学者可能都关注这个问题,可能我写的不够清楚,以下是DHI客服的回复,以供参考: >【Julie Landrein】 > The error "invalid floating point operation" is very general so it is difficult to estimate what the exact problem is. The error message often results from a large instability in the model or from some illegal operation done by the model e.g. divided by zero. >Maybe you could try to use Parameter File as initial conditions or a Hotstart file.  If you would like to use Steady State, then I recommend that you check the stability of the model. If you can't solve the problem, then I suggest that you send us a copy of your modeling files so that we could investigate the error further. ### Mike11 ---11---(NAM)降雨径流模型基本介绍 > 发布于新浪博客,时间:2009-03-11 13:58:58 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100cqte.html) NAM模型是一个确定性、集总式、概念性模型。 **需要的数据:** ***气象数据*** -        **降雨**:一般情况,日降雨资料就已足够;降雨资料的时间间隔可以随意,模型将根据模拟步长进行适当的内插。某时间降雨量数据为此时间累计值。 -        **蒸发**:如果是日模拟步长,则可以采用月蒸发数据(此时使用日蒸发数据对模型的计算没有任何提高)。如果是较小的模拟步长,则需采用日蒸发数据。亦为时间累计值。 -        **气温**:当考虑融雪模型时,气温数据时间需与模拟时间步长一致。此数据为此时间内平均值。 -        辐射:可选项,为时间内平均值。 -        **面加权平均**:可根据Thiessen 多边形法计算求得,或人为输入;用户可以设置多大8种权重组合,对已给定权值的站点,如果在模拟时期发生缺失数据情况,则加权程序会自动重新分布权值,所以也没有必要对所有可能出现缺失数据的站点设置权重组合,或者用户可以对不确定的站点设置权值为-1,代表缺失数据;对于既存在日时间记录降雨的站点和小时时间记录降雨的站点的情况,流域平均面雨量可根据高频记录站点加权平均确定。也可以,根据所有站点数据确定日平均雨量,然后小时记录站点资料将此日雨量按时间进行分布。 ***水文数据*** -        **流量**:流域出口处的流量实测值,与模型计算值进行比较,以保证模型的计算和校正。此数据为时间内平均值。 -        **灌溉**:如果包含灌溉模块,需额外引入有关灌溉的雨量时间序列。 -        **地下水抽取量**:当地下水抽取对流域地下水位及基流有较大影响时,需引入时间序列抽取量。此数据为时间内累计值。 **模型结构:**  ***积雪蓄水层*** -        假设当气温大于一给定的基准温度(*T*~0~)时,开始融雪,当融雪产生的水量大于融雪层蓄水能力时,开始对地表层贡献降水。 -        可设置随季节变化的融雪系数,以及随地形高程分区的分布式融雪模型 ***地表蓄水层*** -        *U**max**,*由于植物截流储蓄、洼地或耕地等地表储蓄的水量,此部分水量会随着蒸发和水平的渗漏逐渐减少。如果是蓄满状态,则多余的一部分水量将形成地表径流(Overland flow)流入河道,另一部以渗透的方式流入植被根区蓄水层及地下水蓄水层。 -        如果地表蓄水量还不能满足蒸发量(*U* < *E**p*),则剩下的蒸发耗水量从根区蓄水层根据根区含水量情况确定。 -        当根区含水率(*L*⁄*L**max*)达到壤中流临界值(*TIF*)时,则产生壤中流(Interflow)。 -        径流和壤中流的汇流根据线形水库理论进行计算。 ***根区蓄水层*** -        *L**max**,*地表以下植被根区所及区域,此区域土壤含水量对补充地下水及是否产生地表径流及壤中流都有很大的影响。 ***地下水蓄水层*** -        当根区含水率达到地下水补给临界值(*TG*)时,则开始补给地下水。 -        基流(Baseflow)产生于地下水蓄水层,根据线形水库理论进行计算。 ***灌溉模块*** -        当要考虑全流域的水量平衡、灌溉区渗透及地下水补给情况,以及研究流域内各种不同径流类型(地表径流、壤中流、基流)的分布情况时,需增加灌溉模块。 -        灌区为一独立的子流域,采用独立的模型参数进行计算,最后通过Nam模型将计算的径流量联合。 -        主要是对灌区的渗透系数进行设置,可以是时间序列的。以及对灌区植被对水量的损失系数、操作性(灌渠渗漏、非法取水等)损失系数等的设置。 ### Mike11 ---10---与降雨径流模型的耦合 > 发布于新浪博客,时间:2009-03-11 13:57:49 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100cqtb.html) 这里暂时只对与Mike的NAM集总式模型耦合基本设置做一简单介绍,随后会对NAM模型的基本理论及设置做详细介绍。 与降雨径流模型(NAM模型)的耦合 由降雨径流模型计算的流域产流可以通过此链接(Network-Tabulated view-Runoff/Groundwater links-Rainfall-runoff link)以外部入流的形式耦合到河网水动力模型中。可以是均匀流入一河段(根据里程范围划定),也可以是流域某河的某一里程点处(此时上下游里程相同)。 计算中,以Q-t关系形式增加到链接河段或里程点的连续方程中,但忽略冲量影响。而Regulating Str直接替换该处动量方程,其Q-t关系表示该点所有的Q随t的变化。 注意:对Area的定义,可以根据其大小按比例取流入水动力模型的流域产流; 同一流域的产流在Mike11里可被重复耦合,即可流入不同河段,当然此种情况在现实中并不合理。 ### Mike11 ---09---可控结构物的模拟思路及一般设置 > 发布于新浪博客,时间:2009-03-11 13:54:32 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100cqt8.html) **模拟思路** 首先是各调度方案的优先级,然后是当前调度方案的调度控制方式,控制方式由判断条件、控制条件及控制方式三部分组成(也即每个对应方案的Details选项卡中的三个标签栏)。 调度方案的优先级是If /else if /end 的关系,根据用户设定的优先级别(1为最高级,顺序最后一个方案为无条件执行方案)依次往下执行其调度控制方式(根据调度控制方式中的判断条件来判断是否执行本优先级调度方案)。 **调度方案的计算模式** 有多种,以下逐一介绍: ***表格(Tabulated******,默认)*** 直接以表格的形式指定结构物的运营方式,在控制方式标签栏里的Control Point Value列输入控制点的值,在Target Point Value列输入对应的结构物响应,构成一线形关系线,实际值基于此进行内插。注意这里输入的控制点的值必须要卡住控制点的实际计算可能值域。 ***PID******算法(PID operation******,比例、积分、微分控制方法)*** 针对PID控制的闸门,需要输入PID控制参数。 **动量方程(Momentum equation****)** 在结构物处计算时用动量方程替换能量方程,此点不再计算流量。适合于充气坝的模拟。 ***迭代(Iterative solution******)*** 比如对一个由上游某处水位(此水位随季节性洪水风险而有所变化)控制的闸门,为维持此控制点处的水位值,可选择迭代计算模式计算闸门的控制高度。此时,控制类型为时间,目标点为控制点的水位值(已有的时间序列值,需人为指定),模型根据迭代参数调整闸门开启高度,不断循环直到控制点的计算值与引入的时间序列值相等或接近。这就需要目标点不能过于远离闸门位置,至少确保闸门的开启会对目标点的计算值产生影响。 *注:本人测试似乎很难达到迭代收敛,暂未知原因,待续* ***全开(Fully Open******)*** 只须设置判断条件即可,如果为最低优先方案则无须设置判断条件。 ***关闭(Close******)*** 只须设置判断条件即可,如果为最低优先方案则无须设置判断条件。 ***保持不变(Unchanged******)*** 只须设置判断条件即可,指保持前一个时刻的闸门开启高度或者泵的流量不变。测试中发现有锯齿扰动。 ***随给定的质而变(Change with******)*** 只须设置判断条件即可,在Control definitions的value栏类输入给定的值。 ***等于某给定值(Set equal to******)*** 只须设置判断条件即可,在Control definitions的value栏类输入给定的值。 Mike11为可控结构物的控制点和目标点提供了丰富的参数,如计算水位、流量、水深、水位差、流量差、和、平均值、累积值、面积、时间,闸门高程、闸前后水位差、流量差等等,这里就不一一介绍了。 *注:大多数情况,计算模式采用Tabulated**即可模拟现实许多可控结构物。* **典型调度方案 ** *根据上下游水位差控制闸门启闭* 计算选择Tabulated,控制条件类型选择 dH或This Gate dH,控制方式中以表格形式输入控制线性关系,包含最大值域,Mike11不支持外推。 *上游来水按比例分流到两条河道* *根据时间控制闸门启闭* 计算模式选择Fully open / cloes 判断条件类型选择TS-Scalar,引入时间序列(该时间序列为人为设定的启闭代表值,根据此值进行闸门的启闭控制) *根据时间控制闸门过闸流量* 计算模式选择Tabulated,控制条件类型选择Time,引入设定的过闸流量时间序列文件。 *根据历史来流信息控制当前过闸流量* 计算模式选择Tabulated,控制条件类型选择Q,指定控制点位置,在Operater选择统计方式,设定统计参数。然后在控制方式中以表格形式输入控制线性关系,同样须包含最大值域,Mike11不支持外推。 ### Mike11 ---08---溃坝模拟一般设置 > 发布于新浪博客,时间:2009-02-19 21:59:51 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100cjft.html) 溃坝结构物可以看作是两个独立的结构物组成,即宽顶堰及溃口。在Mike11里两块单独计算,溃口处流体的计算方法有两种,一是Mike11 Energy Eq,一是NWS DAMBRK Eq。设置坝的基本参数,溃坝前顶高程Crest Level,溃坝前坝的长度Crest Length;设置溃坝条件,可以是开始模拟多少时间后开始溃(*Failure moment --- hours after start* *该选项指在模拟开始时间之后多少开始溃坝,**0->**开始**1**个小时后,依次类推*)、确定的某个日期时间开始溃、或水库水位达到设定的某一值时溃; > A dambreak structure is a composite structure composed of a structure representing the flow over the crest (Crest flow structure) and another structure representing the breach of the dam. - Mike11 Energy Eq 溃口为等腰梯形渐变,须设置三个边界条件即,随时间变化的等腰梯形的的下底高程、下底宽及边坡,做成dfs0文件在边界编辑器里引入,切记ID的对应输入。若已知时间序列的梯形渐变,则模型计算时按时间内插,若未知,则只须初始化三个参数即可。 溃口由冲蚀模型计算 - NWS DAMBRK Breach failure,采用堰近似方程来计算;Piping failure ,管涌近似方程来计算。二者都须在边界编辑器里指定一个溃口渐变文件,包含溃口底高/底宽/边坡大小。如果是后者还需提供溃口顶高。 Time Step Control,用于改变溃坝后的计算步长(只增加)。It is recommended to use an adaptive time step as an alternative to this feature. 在进行溃坝模拟之前,建议作一个热启动文件,作为溃坝模拟的初始场。 > In many cases dam failures occur on a dry river bed downstream. However, such initial conditions should be treated with caution in MIKE 11. Hence, before a dambreak is actually simulated, it is expedient to create a steady-state 'hot start' file which can be used for all subsequent dambreak simulations. 制作热启动文件:在坝后第一个h计算点加入一小的入流;水库的入流非零;坝不溃,计算的水位大于库水位。做稳态模拟,如果结果文件太大,则可以通过以此结果文件为热启动文件减少模拟步数重新做一次模拟产生小的热启动文件。 > With the hot start file ready, the dambreak simulation can now be carried out. It is suggested that a DELTA value of slightly more than the default of 0.5 be used to damp out short waves which may lead to numerical instabilities. > A time step of the order 1-10 minutes is suggested. ### Mike11 ---07---过河桥梁模拟基本设置 > 发布于新浪博客,时间:2009-02-19 21:49:55 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100cjfs.html) **过河桥梁模拟** 桥的阻水问题比较复杂,水头损失来自于桥的底坎(类似于堰)、进水流线收缩、出水流线扩展等,用Energy Loss方法无法合理模拟。可将桥梁概化为一个箱涵(如果桥面过水还可再加一个堰),应用MIKE 11中的箱涵(+堰)设置来计算。 Energy Loss 用于计算河道突然缩窄/展开、急弯、缓弯等造成的局部水头损失。选用Energy Loss后模型采用的计算公式见MIKE 11 Users Manual (P.121),相应的水头损失系数取值可根据你要模拟的情况在所有标准水力学教科书上都有介绍。---摘自DHI总工Dr.Zhang ***模拟方法的选择:*** 自由流体方法 pure free flow methods #### 桥墩 For peirs - **Bridge piers (Nagler)** > The pier shape is taken into account through a so-called coefficient of discharge which is found through a table based on the pier type. The equation is derived from free flow experiments and is not accurate for high velocities. *b* The total bridge opening width exclu** the piers. - **Bridge Piers (Yarnell)** The equation assumes free flow. Thus if submergence and possible overtopping is to be modelled an alternative method should be used. #### 拱桥 For Arches **Arch bridges (Biery and Delleur)** **Arch bridges (Hydraulic research method, HR)** #### 桥孔淹没流与溢桥流 combined with submergence/overflow methods **Energy Equation** **Federal Highway Administration (FHWA) WSPRO method** **US Bureau of Public Roads (USBPR) method** > ***Overflow is only available in combination with submerged flow.*** When the bridge structure bottom level is exceeded the bridge type solution will be ignored and replaced with a submerged solution. When the bridge structure top level is exceeded the submerged solution is combined with overflow. > Also note that the use of the two bridge types Fully submerged bridge and Bridge piers  D'Aubuisson's formula) requires the installation of a separate module. **Overview****组左侧为设置的桥梁个数,右侧为每一桥梁对应的开口设置** > **Overview**: Left part shows River name, Chainage and Bridge ID. Right part show methods for the bridge openings. *右侧桥梁下面开口设置时,删除第一行,然后设置相应参数保存。如出现**Access violation...**错误提示或看似设置了桥墩并计算成功但结果里查看并没有设置桥梁的效果,此问题还是出在这,设置的桥墩参数并没有保存。此**bug**在其他结构物参数设置如此类表格式界面的都存在这个问题。* ### Mike11 ---06---模拟泵抽水基本设置 > 发布于新浪博客,时间:2009-02-10 16:38:34 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100cflk.html) #### 泵抽水模拟 可以是河网内部抽水或与外部存储器进行水量交换。内部抽水时指泵将其所在位置的上游最近h点抽到下游最近h点。而外部抽水时,泵设置在h点处。 > Both pumps operating internally in the river system and pumps with external outlet are included in MIKE11.Pumps with internal outlet increases the local water level whereas pumps with external outlet removes water from the river system. 泵流量随设置的时间成线形变化。 > Start-up Period: Period for changing pump discharge from zero to full. The pump discharge is changed linearly in time. > Close Down Period: Period for changing pump discharge from full to zero. The pump discharge is changed linearly in time. Fixed Discharge这种模式只与设置的控制水位成线形变化,与前后h点水位没有关系。 > Fixed Discharge: Pump rate independent of the local water head expect for the start/stop control. Tabulated Characteristic这种模式是通过用户设定的Q-dH曲线及上下游水位差来控制的。这里dH为上下游水位差。 > Tabulated Characteristic: Pump rate controlled by specified characteristic (Q-dH-curve) and the water level difference between upstream water level and outlet level/downstream water level. > dH, difference between up- and down- stream water level in case of submerged outlet and as the difference between upstream level and outlet level in case of free outlet. 因Mike11不支持对Q-dH表的外推,所以必须设置包含最大范围的dh > MIKE11 does not allow extrapolation. It is therefore recommended to add limit points to the Q-dH -curve. 这里设置的泵流量正负值代表了流向,沿里程方向为正,反之为负。 > The applied Q sign in the "Discharge"- or "Q-dH-curve"- fields controls the pump direction (with or against chainage). ***设置了泵以后,当泵执行操作时,从此位置总共流向下游的总的流量也即泵的出流量。*** ### 非结构网格内涝风险等级分析 #### 应用场景示例 dfsu非结构网格模拟,统计积水并制作内涝风险等级图。 #### 操作步骤 - 数据准备 将积水深度结果文件复制三份,并修改其名称,如下图所示。 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_fe305f9203e1af892ca133009a457232.png) - 积水统计 - 打开文件 如下图所示,用Data Manager 打开结果文件。 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_b3808e0a632d714aa905a6e24790146f.png) - 分级统计 选择 Total water depth 项进行计算;选择 Edit -- Calculator 工具。 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_f2b6a130fe32e581d76a12a8aa210951.png) 输入 foreach(it in CurrItem,if(it>=0.5,1,0)) 进行水深分析计算。 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_db6fc111ff70a5f36a466c79eb9eea17.png) ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_9b024cded360bc28acd83e14ed0ddef0.png) 对于 “mid.dfsu”文件重复上述分析过程,水深统计代码为: ``` foreach(it in CurrItem,if(it >= 0.25,if(it < 0.5,1,0),0)) ``` 对于 “low.dfsu”文件重复上述分析过程,水深统计代码为: ``` foreach(it in CurrItem,if(it >= 0.15,if(it < 0.25,1,0),0)) ``` - 结果另存 统计后的结果另存为新文件。 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_c479f5ff96c58efcdd36c42e12fabeac.png) ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_b718b2204fadc78a6f133769d8b4e25d.png) 水深分析完成后得到如下文件。 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_ad6dbf3770a5953042f8faa75be11e0c.png) - 获取平均值 调用 MIKE Zero Toolbox 中的 Mike2Shp 工具,将统计结果转为 shp 文件。 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_fff8f028e1e9424cb846385f804d96ee.png) 全部转换完毕如下图所示。 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_4cecd582a19354f7750ddb49d989cde4.png) ### Mike11 ---05---模拟涵洞基本设置 >发布于新浪博客,时间:2009-02-03 21:08:34 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100cd21.html) 涵洞模拟(Culvert) 如堰的设置一样须遵从以下规则: 对任一水位值,涵洞入流过水面积必须小于临近上游断面过水面积,出流过水面积小于临近下游断面过水面积。 >Since a culvert in MIKE 11 is defined as a structure causing a contraction loss, a friction loss (bend loss) and subsequently an expansion loss some constrains are placed on the geometry of a culvert. The geometry of the culvert must be such that the cross sectional area at the inflow is less than the cross sectional upstream of the culvert for all water levels. Similarly the cross sectional area at the outflow end must be less than the cross sectional immediately downstream of the culvert. 对任一参数的修改须重新执行Q/h计算。 >Q/h relations must be recalculated if any changes are made to the culverts defining parameters or if the cross sections up- or downstream have been altered. Level-Width 与Depth-Width的区别是后者为相对深度。 >**Irregular Level-Width Table**: The geometry is specified using a level/width table. Values in the level column must be increasing. > **Irregular Depth-Width Table**: The geometry is specified using a depth/width table. Values in the width column must be increasing. ### Mike11 ---04---模拟堰流基本设置 >发布于新浪博客,时间:2009-02-03 21:07:04 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100cd1w.html) 溢流堰模拟  Level-width表,这里level指的是堰顶高程,遵从以下规则:对每一水位值,堰处过水断面面积必须小于堰前后断面相应水位过水面积(可以通过查看断面processed data检查)。 >Since a weir in MIKE 11 is defined as a structure causing a contraction loss and subsequently an expansion loss, some constraints are placed on the geometry of a broad crested weir. The geometry of the weir must be such that the cross sectional area at the weir is less than the cross sectional area at both the upstream and the downstream cross section for all water levels! 设置堰时确保是在模拟编辑器中打开河网编辑器,并确保在堰的前后有断面并断面之距落入内插最大间距值之内; >The cross sections must be within the distance maximum dx (Maximum dx (p. 42)) defined for the branch in question. 如果level表有改动,需要重新计算Q-h关系曲线; >The standard formulations for flow over a broad crested weir are established automatically by the program on the basis of the weir geometry and  the user specified head loss and calibration  coefficients. These formulations assume a hydrostatic pressure distribution on the weir crests. Different algorithms are used for drowned flow and free overflow, with an automatic switching between the two. >It is obtained by replacing the momentum equation with an h-Q-h relationship, an h-Q relationship, or a Q assignment. >Erro 1: No cross section in range specified by maximum dx 对策:检查堰前后附近是否设有断面,并确保断面间距落在内插间距(内插间距指在Branch里设置的Maximum dx)范围内。 >Erro 2: Unable to calculate Q/h relations at ***. Please check the weir geometry and the geometry of the upstream cross secrtion at *** and the downstream cross section at *** . Return code =1. 对策:检查level-width表的level值 ### Mike11 ---03---零星拾遗 >发布于新浪博客,时间:2009-02-03 21:04:19 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100cd1t.html) Topid is a 'topographical identifier', which gives the user a possibility of distingushi between different surveys for the same river system. 可以看出设置TOPID的主要作用是为了区分不同测年的断面资料,以使得同一河网模型匹配ID对应得实测断面资料。 另外,对Flow direction一般情况为,positive设置指,水流沿里程0流向里程增加的方向。但往往在河口(欧洲情况),测量的里程是河口为0反流向增加,所以在这种情况下,在建模时可以遵循从上游到下游里程递增,但须将其流向设置为negative。 ### Mike11 ---02---功能概述 > 发布于新浪博客,时间:2009-02-03 20:59:58 [原文](http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e778a9d0100cd1q.html) 为让自己坚持下去,也为了保持一种系统的模式,这里就从基本的介绍,由浅入深不断更新。 > Mike 11, developed by DHI, is a software package for simulating flows, water quality and sediment transport in estuaries, rivers, irrigation channels and other water bodies. 可以看到Mike11可以模拟包括内陆河道、灌溉渠道,以及河口等水体的流动特征、水质特征及泥沙运输过程。 <!-- more --> > By applysing Mike11 it is possible to answer questions such as: > The exceedance levels in case of floo** -and at which locations will floo** occur? > The implications of the introducing, e.g. flood control measures. > The long-term environmental impacts affected by changing pollution loa**s. > Where is the sendiment deposited in the river system, and what are the overall morphological changes. > The peak concerntration of polluctants at specific locations, e.g. after heavy polluted loa**s from urban catchments, CSO's (combied sewer overflow ) or industry plants. 通过应用Mike11设计平台,我们可以研究预测汛期超高水位及可能发生洪水的位置,研究工程防洪措施的实际效用,研究污染物负荷改变对长期的环境影响,以及研究河流泥沙堆积及河床演变等等水力现象。 > The Mmike11 HD module solves the vertically integrated equations for the conservation of continuity and momentum, i.e, the Saint Venant equations. 该模型是基于垂向积分的质量和动量守恒方程即圣维南方程组建立的。方程组用隐式有限差分法离散,用追赶法求解。求解方法同时适用于树枝状和环状水系。计算网格布置为交叉网格方式(交替水位点和流量点)。有断面数据的点设置为水位点,流量点自动布置在相邻水位点的中间和水工建筑物点。MIKE11可以模拟各种水工建筑物(如箱涵、堰或泄流闸)及其运用规则。 ### 批量设置网格编辑器中面域的网格生成属性 #### 应用场景示例 剖分网格时,当我们在外部利用GIS软件处理完成需要剖分网格的区域shp文件后,通过嗖嗖工具箱【shp2xyz】工具转成xyz,可以直接在mesh generator中加载(格式选择x、y、z、连接关系),这时软件会自动识别面域,但默认面域的属性是不生成网格的,需要用户一个一个根据具体情况来设定,对于如下图这种复杂区域模型,这将是一个非常无聊的重复性工作。此时可以利用嗖嗖工具箱【批量设置网格剖分面域属性】工具批量设置为生成三角网,然后对不需要生成网格的区域进一步手动微处理。 ![](/uploads/upload_1d75ba19cdf9520895567c138faac0d8.png) #### 操作步骤 - shp2xyz - 批量设置网格剖分区域属性 ### 非结构水动力模型+结构物+水质模拟注意事项 - 在结构物过流通道如出现干湿单元交替会造成水质模拟失真 - 在陆地边界附近的结构物处也出现水质模拟失真情况 > 水质模拟失真 > ![](/uploads/upload_0dae5ef7d22d02a90c36981369bb120c.png) > 水位、流态正常 > ![](/uploads/upload_253426f10fbec95aa5145af0eacc964c.png) - 正常堰流处也出现失真 ![](/uploads/upload_fe5084b84ecb61f4eed93ab352338ac0.png) ### 干湿单元交替引起的水质计算失真问题 >编者注:模型算完,千万别盲目就采用模型结果,粘贴到报告里,要合理分析,对发现的问题要寻找原因,并采取手段来消除,让模型给出合理的结果,从而辅助工程设计或管理决策。以下以MIKE21FM模型为例说明在计算单元出现干湿交替情况下引起的水质计算失真问题及相关解决方案。 #### 动态边界(干湿单元) 非恒定流模拟中,会因为水位的涨落造成水陆交替,形成动态边界,一般我们在模型中是通过设定干湿单元的水深阈值来做控制。 #### 问题现象 >结构物未过流时的浓度场,与结构物衔接处单元为干单元 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_edc4d3f72f1ea0aa97a44e5d7599c230.png) >结构物过流,干单元转为湿单元,流速突变,水质计算失真 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_68254e36fda1943c60b3ef4a0c699d61.png) ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_c1d6182458475ec00a418a993b2c9a69.png) #### 解决方案 - 优化模型或引入小流量使得问题单元为湿单元。 - 根据水动力计算设定的干湿单位水深阈值,如湿单元阈值为0.15m,则可利用程序将解耦计算出的Area.dfsu文件的里Total water depth项所有时间步水深大于0小于0.15的网格赋值为0.15。 ### MIKE21模型结果在QGIS软件中的处理 以洪水模拟,制作最大淹没水深图为例。 1. 右键dfsu文件,选择open with mike zero data manager打开,数据选项item选择total water depth,点击菜单tools—>calclate statistics,计算所有网格模拟时间范围内的最大水深,保存为一个新的dfsu文件。 2. 嗖嗖应用中心找到【dfsu2shp】,将dfsu文件转换shp文件。 3. 打开QGIS,加载该shp文件。依次执行由shp生成TIN,TIN转栅格,栅格切割。 ![](/uploads/upload_81143b39d6eec7140b0387508d231e70.png) ### Integrated River Basin Analysis Model [参考](https://openjicareport.jica.go.jp/pdf/174438_02.pdf) ### 结合QGIS修改MIKE21模型地形 在做流域范围或城市范围洪水影响模拟时,由于往往缺乏较为精细化的地形数据,需要结合遥感影像图对模型地形进行修正,结合QGIS可以批量高效且比较精准地进行地形修正,这里给出结合QGIS来进行地形修正的相关思路和步骤。 前提是在网格剖分时,采用了比较合理的控制线,比如如下要素往往作为控制线。 - 河流水系图层 - 公路、铁路等交通路网图层 - 居民区、建筑外包线图层 - 其他需要重点关注的图层 做好控制线,打好网格,地形插值,模型试算,对不合理区域细查,进行地形修正。此时我们手里有绘制网格时的控制线图层、网格mesh文件,那么可以参考以下步骤进行地形修正。 - 将MIKE地形网格 .mesh 文件转成Esri .shp 点矢量文件,可采用嗖嗖社区工具箱中相应工具进行转换。 - 在QGIS中添加网格控制线、网格点矢量、遥感影像 - 根据控制线基于QGIS的空间选择工具(select by location 或 select within distance),选择需要修改的网格点 - 打开网格点属性表 - 激活网格点图层编辑 - 表格过滤为只显示已选要素 - 在公式栏输入按需输入数据修正表达式,表达式语法也比较简单,如下图,为需要更新的字段为depth,即网格高程数据存储在depth字段,修正条件为:如果高程大于3m,则将当前选中的网格节点高程降低3m,否则保留原高程。 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_37f6ab8d87b7830cb95a20958c9ed2ec.png) >根据河流水系图层,在DEM数据上下挖构造河道地形 ![](http://md.toolsbox.org.cn/uploads/upload_ba37554f3595ea0c3076612767244c62.png) - 更新完后,保存矢量文件。然后利用嗖嗖社区工具箱软件中的shp2xyz工具,将网格点矢量文件转换为MIKE软件识别的xyz文件 - 在MIKE软件网格生成编辑器Mesh generator中加载原网格,导入上步完成的修正后的网格地形xyz文件,对原网格进行插值,然后导出,即完成网格地形的修正。 以上步骤,看似繁琐,实则非常方便,不仅是效率上,一定程度上是精度上的提升。可以减免大量反复地形修正的繁琐工作。 ## 开发指南 <font color="red">点击下面 **阅读原文** 查看文中链接</font> ###### tags: `博客` `模型软件学习`