MIKE 21 HD FM 水动力模型逐步培训教程

MIKE21水质培训教程MIKE21水质模型培训教程1.引言MIKE21是一款广泛应用于水文、水质、泥沙和海洋等领域的数值模拟软件，具有强大的前后处理功能和灵活的模型构建方式。

水质模型作为MIKE21软件的核心模块之一，为研究水体中污染物的输移、扩散和衰减过程提供了有效的工具。

本教程旨在帮助初学者快速掌握MIKE21水质模型的基本操作和建模方法，为实际工程应用奠定基础。

2.MIKE21水质模型简介2.1水质模型分类MIKE21水质模型主要包括两大类：稳态模型和动态模型。

稳态模型适用于模拟长期平均水质状况，动态模型则可以模拟水质随时间的变化过程。

根据研究问题的不同，用户可以选择相应的模型进行模拟。

2.2水质模型原理MIKE21水质模型基于质量守恒定律和纳维-斯托克斯方程，考虑了污染物在水体中的对流、扩散和生物化学反应等过程。

模型通过求解偏微分方程组，得到污染物浓度随时间和空间的变化规律。

3.MIKE21水质模型操作步骤3.1创建项目启动MIKE21软件，创建一个新的项目。

在项目设置中，选择相应的地理坐标系和投影方式。

3.2导入数据导入研究区域的底图数据，如DEM、河网、土地利用等。

同时，还需要导入污染源数据、监测站点数据和边界条件等。

3.3建立模型3.3.1创建网格根据研究区域的特点，选择合适的网格类型（如矩形网格、三角形网格等）和网格分辨率。

在MIKE21中，可以通过自动或手动方式创建网格。

3.3.2设置边界条件根据实际情况，设置模型的边界条件。

边界条件包括入口浓度、出口浓度、自由液面等。

3.3.3设置初始条件设置模型初始时刻的污染物浓度分布。

3.3.4设置参数根据实际情况，设置模型中的各类参数，如污染物衰减系数、扩散系数等。

3.4模型求解设置求解器参数，如时间步长、迭代次数等。

然后运行模型，求解污染物浓度分布。

3.5结果分析利用MIKE21的后处理功能，对模拟结果进行分析。

可以绘制污染物浓度等值线图、浓度变化曲线等，以便于直观地了解污染物在水体中的分布和变化规律。

MIKE21水动力模块中文教程一、教学内容本节课的教学内容选自MIKE21水动力模块中文教程，主要介绍MIKE21水动力模块的基本原理、操作方法和应用实例。

教程内容包括：MIKE21水动力模块的概述、地形和网格设置、边界条件设置、初始条件设置、模型计算与结果分析等。

二、教学目标1. 使学生了解MIKE21水动力模块的基本原理和操作方法；2. 培养学生运用MIKE21水动力模块进行水动力计算的能力；3. 培养学生分析问题和解决问题的能力。

三、教学难点与重点1. 教学难点：MIKE21水动力模块的边界条件设置和初始条件设置；2. 教学重点：MIKE21水动力模块的操作方法和应用实例。

四、教具与学具准备1. 教具：计算机、投影仪、MIKE21软件；2. 学具：学生电脑、MIKE21软件安装盘。

五、教学过程1. 实践情景引入：介绍洪水灾害对我国造成的影响，引出MIKE21水动力模块在洪水预警和防洪工程中的应用；2. 教材讲解：讲解MIKE21水动力模块的基本原理、操作方法和应用实例；3. 操作演示：演示如何使用MIKE21水动力模块进行地形和网格设置、边界条件设置、初始条件设置等；4. 学生实践：学生分组进行MIKE21水动力模块的操作练习，教师巡回指导；5. 例题讲解：讲解典型例题，分析问题解决思路；6. 随堂练习：学生独立完成练习题，教师批改并讲解错误；7. 结果分析：学生展示实践成果，分析问题和解决问题的情况；8. 课后拓展：介绍MIKE21水动力模块在其他领域的应用，激发学生的学习兴趣。

六、板书设计板书设计如下：1. MIKE21水动力模块概述2. 地形和网格设置3. 边界条件设置4. 初始条件设置5. 模型计算与结果分析七、作业设计1. 作业题目：使用MIKE21水动力模块进行地形和网格设置，并计算某一流域的水动力特性；2. 答案：根据学生实践情况，给予正确与否的判断和修改建议。

八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：介绍MIKE21水动力模块在其他领域的应用，激发学生的学习兴趣。

MIKE21教程MIKE21是一款面向水动力学和水质模拟的软件套件，由丹麦丹-菲尼克斯（DHI）公司开发。

它是一种基于数值方法的海洋及湖泊水动力学模拟工具，广泛应用于沿海工程、河流治理、波浪和潮汐能资源研究、湖泊环境保护等领域。

本教程将介绍MIKE21软件的基本原理、使用方法和常见应用场景。

一、MIKE21概述MIKE21是一款三维水动力学软件，可以模拟海洋、湖泊、河流等多种水体环境中的水动力学过程。

其核心原理是基于求解三维流体方程组以及物质输运方程组，通过数值计算的方式模拟水体中的流动和物质传输过程。

MIKE21提供了丰富的功能模块，包括流场模拟、波浪模拟、潮汐模拟、水质模拟等，可以满足不同应用需求。

二、MIKE21安装2.双击安装文件，按照安装向导的提示进行软件安装。

3.安装完成后，打开MIKE21软件，进行注册授权操作。

三、MIKE21基本功能1.流场模拟：MIKE21可以模拟不同水体环境中的流场分布，包括海洋、湖泊、河流等。

用户可以设置边界条件、初始条件和物理参数，通过求解流体动力学方程组，得到水体中的流动分布。

流场模拟结果可用于分析水体运动规律、潮汐及波浪等因素对水体的影响。

2.波浪模拟：MIKE21可以模拟海洋及湖泊中的波浪传播和波浪影响。

用户可以设置波浪源、水深、波浪频谱等参数，通过求解波浪动力学方程组，得到波浪的传播分布和能量变化。

波浪模拟结果可用于海洋工程的设计，如海堤、海坝等的稳定性分析。

3.潮汐模拟：MIKE21可以模拟海洋及河流中的潮汐过程。

用户可以设置潮汐源、海岸线形状等参数，通过求解潮汐动力学方程组，得到潮汐的变化规律。

潮汐模拟结果可用于航运、水位预报、河口工程等方面。

4.水质模拟：MIKE21可以模拟水体中的水质变化和物质传输过程。

用户可以设置水质参数、污染源和环境条件等，通过求解水质传输方程组，得到水质的浓度分布和污染物的输运规律。

水质模拟结果可用于水污染防治、环境监测等领域。

Mike 21 软件学习前言本次练习通过操作mike21软件来模拟一个简单的水动力模型并进行分析，主要目的是熟悉mike21软件在计算网格的划分、计算参数的选取及敏感性分析、边界条件的处理、计算结果的处理及分析方面的操作使用。

第一章模型计算范围和网格划分本文选取一段简单的弯道河流进行模拟分析，模型长约9500m，宽约2500m。

最大网格面积30000m2，三角形网格最小角度为30度，生成网格如图1-1.其中节点数目为817、网格数目为1464.图1—1弯道河流段网格划分取等水深30m,生成图1—2 地形图。

图1-2 地形图第二章计算参数1、时间参数计算时长24小时时间步数：1440时间步长：60s2、求解方式采用低阶快速计算方式，最小时间步取0。

01s，最大时间步取60s临界克拉系数取0。

8。

3、干湿判别4、水密度5、涡粘系数6、底摩阻7、柯西力考虑地球偏转力，以长江某河段为参考，取北纬30度.8、不考虑风应力、冰覆盖率、潮汐、降水量、波浪辐射应力、源汇项和结构物影响9、初始条件设初始水面高程为0m。

10、边界条件左开边界Code2为上游边界，初始水位高程为4m；右开边界Code3为下游边界，初始水位高程为—4m。

第三章计算结果分析图3—1到3-6分别是500min时模型水体平稳后水面高程、水体水平流速、水体竖直流速、流体流向和流场情况。

图3—1 水面高程图水面初始高程为0m，左边界水面初始高程为4m,右边界水面初始高程为—4m，由于存在水头差,模拟开始后水流从左边界流向右边界，水流平稳后，由左至右的水头呈阶梯状下降，如图3-1所示。

图3—2 水平流速分布图图3—3 竖直流速分布图图3—4 流体速度分布图图3-5 流体流向图图3-6 流场图图3—7 河道中心点（15，330）潮位图从河道中心潮位图可以看出,一个小时后，潮位趋于一个常值，为了更好分析潮位,只选取前80个数据进行绘图，得出图3—8。

MIKE21水质培训教程MIKE21水质培训教程MIKE21水质培训教程.....................................................1ECO Lab 简介.......................................................11应用领域................................................. ...............12内置模块和使用手册.......................................................2WQ—水质模块......................................................2.1 IIKE21 WQ水质模块的目标. .. 22.2目前水质模块可进行以下模拟：................................. .. (2)3EU-富营养化模块 (6)4MIKE 21水质模型 (11)4.1 基本水质模块设置 (II)，2 仅用AD进行水质模拟1343 ECO Lab与AD耦合进行水质模拟 (13)MIKE 21水质模型练习 (15)水质模犁应用要:点归纳 ..................................................................................... 38 NoJ 一对已有内置模块的简单修改 .......................................... 15 No.2 -创建简单的大肠杆菌模块 ............................................. 17 No3 一BOD/DO 和大肠杆菌 ................................ ............. 18 No.4—使用ECO Lab 模拟捻度和CODcr ....................................................................... ......... 22 NoS-暴雨污水溢流和氯过程模拟 ................. . ........................ 23 No ?6—水质率定.............................. ......................... 25 No.7-渤海湾水质练习 ................................................. ... 27 5.1辭。

01 MIKE21Chapter软件背景与特点背景特点水利工程水资源管理水环境模拟030201应用领域与范围软件架构与模块组成架构模块组成02 MIKE21Chapter选择安装路径和相关组件。

完成安装。

启动方法菜单栏工具栏提供常用命令的快捷方式，如新建、打开、保存、打印等。

工作区状态栏文件管理支持新建、打开、保存、另存为和关闭文件等操作。

编辑功能提供文本编辑、格式设置、查找和替换等功能。

视图调整工具使用选择菜单栏中的“文件”->“新建”或使用快捷键Ctrl+N。

打开文件选择菜单栏中的“文件”->“打开”或使用快捷键Ctrl+O。

新建文件VS1 2 3保存文件另存为文件关闭文件复制粘贴剪切撤销重做全选03水动力模型建立与运行Chapter运行模型进行模型试算，根据模拟结果调整参数和边界条件，直至达到满意的模拟效果。

设置模型的水动力参数，如糙率、涡动粘性系数等。

设置边界条件确定模型的开边界和闭边界，设置相应的水位、流量等边界条件。

确定研究区域选择需要模拟的水域范围，获取相关地形、岸线和水深数据。

建立网格模型建立流程网格划分与边界条件设置网格类型选择网格分辨率确定边界条件设置水动力参数设置与调整糙率设置涡动粘性系数设置其他水动力参数调整模型运行与结果模型运行01结果输出与可视化02结果分析与评估0304水质模型建立与运行Chapter水质模型概述水质模型定义水质模型是描述水体中各种物质（如营养盐、重金属、有机物等）迁移转化过程的数学表达式。

水质模型分类根据研究目的和对象不同，水质模型可分为河流、湖泊、水库、近海水域等多种类型。

水质模型作用水质模型可用于预测水体污染状况，评估水环境容量，制定水环境保护措施等。

根据研究目的和对象不同，选择合适的水质参数，如溶解氧、氨氮、总磷等。

水质参数选择水质参数数据可通过监测站、实验室化验等途径获取。

参数数据来源在MIKE21中，可以通过输入或修改参数文件来设置和调整水质参数。

MIKE21原理及快速入门MIKE21是由丹麦水环境研究所开发的一种水动力学模型，旨在模拟和预测水体中各种水动力过程。

它利用有限差分法和有限元法等数值方法，以数值方式解决Navier-Stokes方程组以及Bernoulli方程、质量守恒方程等，从而模拟水体的运动和能量传递。

MIKE21可以用于模拟水体中的潮汐、波浪、悬移质量输运、水质变化等过程，为水利、海洋、环境等领域的工程和科学研究提供支持。

第一步：安装MIKE软件第二步：准备模型输入数据在使用MIKE21之前，需要准备模型所需的输入数据。

通常包括水深、底床形态、初始条件、边界条件等。

MIKE软件提供了灵活的数据输入格式，可以根据具体需要选择合适的数据格式，如文本文件、网格数据等。

第三步：建立模型网格第四步：设置模型参数和边界条件在建立模型网格后，需要设置模型的参数和边界条件。

模型参数包括底摩擦系数、湍流参数等，可以根据具体场景进行调整。

边界条件包括河流或湖泊的入口和出口条件、潮汐边界等。

第五步：运行模型设置完模型参数和边界条件后，可以开始运行模型。

MIKE提供了强大的求解器来求解水动力学方程组，可以根据需求选择合适的求解器。

模型运行完成后，可以可视化模型结果并进行后处理。

第六步：模型校验和验证为了保证模型结果的准确性，需要对模型进行校验和验证。

可以利用已有的观测数据进行比对，对模型的误差进行评估和修正。

校验和验证是一个迭代的过程，需要不断反复调整和改进模型设置的参数和边界条件。

MIKE21是一个功能强大且灵活的水动力学模型，适用于各种水体中的水动力学研究。

通过以上快速入门教程，可以了解MIKE21的基本原理，掌握MIKE软件的使用方法，并开始进行水动力学模拟研究。

但需要注意的是，MIKE21是一个复杂的模型，需要一定的水动力学和数值计算基础，以及相关领域的背景知识才能更好地使用和理解。

因此，在使用MIKE21之前，最好先进行相关的学习和培训。