DHI MIKE11 水动力模块
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MIKE11培训教程1. 引言MIKE11是一款广泛应用于水文水资源领域的计算机软件,主要用于模拟河流、湖泊、水库等水体的水动力和水质过程。
本教程旨在帮助用户快速掌握MIKE11的基本操作和应用,从而为水文水资源研究和工程实践提供有力支持。
2. MIKE11软件概述2.1 软件背景MIKE11是丹麦水力研究所(DHI)开发的一款水文水资源模拟软件,于1970年代问世。
经过多年的发展和完善,MIKE11已成为国际知名的水文水资源模拟软件,广泛应用于世界各地。
2.2 软件特点(1)强大的水动力和水质模拟功能:MIKE11可模拟河流、湖泊、水库等水体的水动力过程,以及与之相关的泥沙、水质过程。
(2)灵活的模型结构:MIKE11采用模块化设计,用户可根据实际需求选择相应的模块进行模拟。
(3)友好的用户界面:MIKE11采用图形化操作界面,操作简便,易于上手。
(4)丰富的数据接口:MIKE11支持多种数据格式,方便与其他软件进行数据交换。
(5)高效的计算性能:MIKE11采用先进数值算法,计算速度快,节省计算资源。
3. MIKE11基本操作3.1 软件安装(1)MIKE11安装包:访问DHI官方网站,MIKE11安装包。
(2)安装MIKE11:双击安装包,按照提示完成安装。
3.2 软件启动与关闭(1)启动MIKE11:在安装目录下找到MIKE11的快捷方式,双击启动软件。
(2)关闭MIKE11:软件界面右上角的“关闭”按钮,退出软件。
4. MIKE11应用实例4.1 模型搭建(1)创建新项目:在MIKE11主界面,“新建项目”,输入项目名称和路径,“确定”。
(2)导入数据:将DEM、流域边界、气象数据等导入MIKE11。
(3)划分网格:根据研究区域的特点,选择合适的网格类型和大小。
(4)设置参数:根据实际情况,设置水动力、泥沙、水质等参数。
4.2 模型运行与结果分析(1)模型运行:“运行”按钮,开始模拟计算。
DHIMIKE介绍DHIMIKE11是一款由DHI开发的水文模型软件,它用于模拟和分析水文过程中的水流、水质和泥沙转移。
MIKE11是MIKE软件系列中最常用的水文模型软件之一,被广泛应用于水资源管理、洪水预警、河流治理、水库调度、河流与海岸线工程等领域。
MIKE11的核心功能是基于数学物理定律和地理环境条件的模拟和预测水文过程。
它能够多个不同空间尺度(从小型小溪到大型河流)和时间尺度(小时到年)上进行模拟,并可以考虑包括水流、泥沙和水质在内的多个水文过程。
MIKE11主要包括以下几个模块:1.水动力模拟模块:该模块基于水动力学原理,模拟和预测水流速度、水位和流量等水文过程。
它可以考虑河道的几何形状、底面摩擦、垂直和侧向的水位变化、泵站或闸门等因素的影响,进而实现对河流流量、水位和水流速度的模拟和预测。
2.水质模拟模块:该模块用于模拟和预测河流、湖泊和水库等水体中的水质变化,如溶解氧浓度、氨氮浓度、总磷浓度等。
它可以考虑非点源污染、点源污染和沿河污染物输运等因素,以评估和优化水体的水质状况。
3.泥沙模拟模块:该模块用于模拟和预测河流和河口等地的泥沙输运、淤积和冲刷过程。
它可以考虑泥沙的粒径特性、水动力条件、沉降速率和悬浮质量浓度等因素,以预测河床的变化、河口的演化和泥沙对环境的影响。
4.随机模拟模块:该模块用于进行水文过程的不确定性分析、水灾风险评估和水文概率预测。
它可以基于统计分析方法和蒙特卡洛模拟等技术,对不同的水文变量和参数进行随机模拟和推断,以量化水文过程的不确定性和风险。
5.地理信息系统(GIS)集成模块:MIKE11可以与GIS软件集成,以实现空间数据的读取、处理和展示。
它可以利用GIS的空间分析功能,对地形等地理环境条件进行处理和优化,进而提高模拟结果的可靠性和准确性。
MIKE11不仅提供了强大的模拟和预测功能,还具有用户友好的图形界面和灵活的参数设置。
它支持多种数据格式的导入和导出,如地形数据、河流数据、水位数据、气象数据等。
MIKE11 介绍MIKE11是一个基于丹麦水力研究所著名的SYSTEM 11,用于模拟任何河流流量、水位、泥沙输送的软件系统(具体可模拟—维河网水流动力,洪水,水质, 泥沙输移,河道地形,溃坝等, 能实时校正洪水预报并演示洪水淹没过程(动态淹没图))。
MIKE 11功能较为齐全,包括多种模型。
主要有:(1)水动力学模型(HD model)(2)对流扩散及粘性输沙模型(3)非粘性沙传导模型(4)NAM降雨径流模型(NAM model)(5)单位线模型(6)洪水实时预报模型(FF)(7)地理信息系统以下将对HD、Mike Flood和Mike GIS三个模型进行主要介绍。
1.HD模型(水动力学模型)MIKE 11 HD是用以模拟河流及河口水流的隐式有限差分模型。
也适合于支流、河网及准二维的洪泛平原区水流的模型。
MIKE 11 HD是一个一维一层(垂向均质)的水力学模型。
其差分格式采用了六点中心隐式格式(Abbott Scheme),其数值计算采用传统的“追赶法”,即“双扫”算法。
该模型还可根据不同地区的水流条件调整差分计算模式,以描述超临界水流条件及亚临界水流。
模型也可用于从陡峭的山区河流到感潮河口的各种垂向均质水流条件。
此外,在进行完全水动力学模拟的同时,也可进行各种简化的水流条件的水流模拟,如:扩散波、运动波及准稳定流的计算。
目前,该系统已在世界各地各种工程研究中得以运用。
具体可能主要有:·求解明渠流完全非线性St.Venant 方程·还包括扩散波和动力波简化方程·包含一个准稳态程序用于长期模拟的快速计算·包含Muskingum和Muskingum-Cunge方法用于简化的河道演算·自动匹配次临界流和超临界流计算·可以模拟多种水工建筑物,包括堰、箱涵、桥梁和自定义建筑物·灵活运行洪水控制和水库构筑物(如闸和泵)其中DB溃坝模块的主要功能为:·模拟河系中一处或多处溃坝·包括3种溃坝形式·将裂口扩大作为时间或侵蚀速率的函数·包括裂口流量及越坝流量或进入泄洪道的流量SO结构物操作模块·根据用户定义的操作规则来模拟水工结构物的运行,包括闸、堰、抽水泵、水库等水工结构物。
MIKE介绍MIKE11全称为Model Interface for Kinetic and Equilibrium processes in groundwater and surface water. MIKE11是一种用于水下的流体动力学数值模拟的软件工具。
它是由丹麦世界著名的水资源和环境工程公司DHI(Danish Hydraulic Institute)开发的,用于提供水资源管理和水文环境研究的全面解决方案。
该模拟软件主要用于模拟地下水和表面水系统中的水动力学过程。
MIKE11是一个综合软件系统,集成了水文、水力学、水质和沉积物输移等模块。
它在地下水和表面水系统的研究和管理方面应用广泛。
该软件可以模拟不同类型的水体,如河流、湖泊、水库和沿海地区的海洋。
它还可以模拟地下水的流动和水质传输过程。
MIKE11的主要功能和特点包括:一维和二维水动力学模拟、水质模拟、沉积物输移模拟、泥沙冲刷和河岸侵蚀模拟、河道几何变化模拟、水槽试验模拟等。
该软件还提供了丰富的图形和数据处理功能,可以可视化地展示模拟结果,并对数据进行处理和分析。
MIKE11的模拟精度高,计算效率高,模拟结果准确可靠。
该软件基于最新的科学技术和数学模型,能够考虑各种因素和复杂性,如地形、降雨、蒸发、土壤特性、河道几何形状等。
它还可以模拟不同的工程情况,如建筑物和水力结构对水流和水质的影响。
MIKE11的应用范围广泛,包括水资源管理、水文预测、水灾防治、环境保护、河流工程设计、水务规划等方面。
它可以用于预测洪水和干旱情况,并帮助制定相应的应对措施。
同时,该软件还可以用于评估水质和水生态系统的状态,并提供治理和保护方案。
总之,MIKE11是一个功能强大、灵活可靠的水资源管理和水文环境研究工具。
它的模拟精度高,计算效率高,模拟结果准确可靠。
它的用户友好的界面和丰富的功能使其成为水文环境研究和水资源管理领域的重要工具。
MIKE系列软件介绍MIKE系列软件是由丹麦水利工程和环境模拟公司(DHI)开发和推广的一套水力学和环境模拟软件。
这一系列软件具有强大的功能和广泛的应用范围,被广泛应用于水文水资源、水环境、海洋和渔业、城市防洪和水资源管理等领域。
首先介绍MIKE21模块,MIKE21是一种常用的水流、波浪和沿岸过程模拟软件。
它能够模拟海洋的潮汐、波浪、水流和海岸地貌等过程,可以用于海岸工程设计、海岸防护、港口规划和海洋能源开发等领域。
第二个模块是MIKE3,MIKE3是一种三维水动力学模拟软件,可以对海洋和湖泊等水体进行精确的三维模拟。
它可以模拟海洋的流动、溶质输运、波浪、溶解氧分布等过程,广泛应用于海洋环境保护、海洋工程和海洋资源研究。
第三个模块是MIKE11,MIKE11是一种河流水动力学模拟软件,可以模拟河流的水流、洪水、输沙和水质等过程。
它可以用于河流水资源管理、河道工程设计和洪水预警等领域。
第四个模块是MIKESHE,MIKESHE是一种集成了地表水和地下水模拟功能的软件,可以模拟地下水的流动和污染传输过程。
它能够用于水资源管理、地下水开采和防污染措施评估等应用。
最后一个模块是MIKEFLOOD,MIKEFLOOD是一种洪水模拟和预警软件,可以模拟河流和城市的洪水过程,并提供实时的洪水预警和决策支持。
它广泛应用于城市防洪规划、洪水风险评估和应急响应等领域。
除了以上介绍的几个主要模块,MIKE系列软件还包括MIKEURBAN(城市水资源管理和污水系统模拟)、MIKEHYDRO(集成河流水文和水资源管理的软件包)等模块,以及一系列辅助工具和接口,可以满足用户在水文水资源、水环境和城市水利等领域的模拟和决策需求。
02.MIKE 11 水动力模块页面介绍
© DHI
MIKE 11 水动力学模块
文件设置
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)
模型结构
模 拟 文 件.sim11
断 面 文 件.xns11
参 数 文 件.hd11
河 网 文 件.nwk11
时 间 序 列 文 件
.dfs0
边 界 文 件.bnd11
MIKE 11 水动力学模块
数据名称说明
流域数据
河网形状,ArcGis或AutoCAD电子地图或流域纸图
水工建筑物和水文测站的地理位置
河道和滩区地形数据河道断面,间距视研究对象而定,应能反映沿程断
面的变化
若模拟滩区行洪,需滩区地形数据(或水位-蓄水量
关系曲线)
水工建筑物水工建筑物地理位置、设计参数及调度规则等
水文测量数据
用于设置边界条件
用于模型率定和验证MIKE 11 水动所需数据资料
模拟文件编辑器
•两大作用:
• 定义模拟设定
- 模拟类型, - 模拟时段, - 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
应用模块选择(HD/AD/WQ)?
非稳态/准非稳态? 哪些输入文件? 模拟时段及时间步长? 初始启动模式?
文件扩展名: *.nwk11
河网文件编辑器河道定义:
• Topo ID
•河道名
•上游端点里程 [m]
•下游端点里程 [m]
•河道类型(常规或其它特殊渠道)
•上游与其它河道的连接信息
•下游与其它河道的连接信息
•最大 x
文件扩展名: *.xns11 断面文件编辑器
文件扩展名: *.xns11
断面通过以下三个要素与河段匹配:
•河名
•里程
• Topo ID
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)
标记
有效面积
水力半径类型选择
阻力半径:
水力半径:
一般根据经验和水力学特性选择水力半径类型:
深窄型河道,阻力半径计算的特性流量往往偏大,适合用水力半径;
存在明显滩区的河道,使用阻力半径。
边界条件
在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
-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。
文件扩展名: *.bnd11
文件扩展名: *.dfs0 时间序列文件
文件扩展名: *.hd11 参数文件编辑器
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
•附加输出结果
参数设置
河床糙率:
类型:
• Manning-Strickler M [m1/3 /s]
• Manning 系数n [s/ m1/3] (= 1/M)
• Chezy 系数 C [m1/2 /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)
HD 参数文件编辑器
全域和局部值:
全域值
全域值 局部值 局部值
M = 30
M = 30 M = 25 M = 20
0.0 5000 10000 15000 20000 距离 [m]
曼宁系数
NAM与HD的耦合
NAM与HD的耦合
MIKE VIEW
MIKE 11 水动力学模块
Thank you Your’s sincerely Harry Cai
© DHI。