MIKE11培训教程.docx
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MIKE11培训教程
MIKE11HD、SO、AD、Ecolab完好实例教程之杨若古兰创作
通过建立东江水动力、水质模型,熟悉MIKE11基本功能和利用技巧.练习中将要建立的模型为DHI征询项目实例(世银贷款项目),练习所使用的数据完好为该项目真实数据.
让我们从最原始数据开始!
1MIKE11HD–MIKE11水动力模型
MIKE11HD建模须要以下各类数据或信息
•流域描述
-河网外形,可所以GIS数值地图或流域纸图;
-最好能包含水工建筑物和水文测站的地位
•河道和滩区地形
-河床断面,间距视研讨目标有所分歧,但准绳上应能反映沿程断面的变更
-滩区地形材料(有时有滩区的水位-蓄水量关系曲线也行),如果要模拟滩区行洪的话
•模型鸿沟处水文测量数据
-鸿沟最好设在有实测水文测量数据处,如果实在不成能就须估算鸿沟条件!
•用水文测量数据进行率定验证
率定验证的数据越多,模型就越可靠,但工作量也会越大.
•水工建筑物设计参数及调度运转规则
-所有水工建筑物都有其调度运转规则,成绩是1)能否收集到有关材料?
2)实际是否按照此规则运转了?
建筑物处的实测水位或流量材料可以反映实际运转情况.
MIKE11将上述信息分别存放在以下文件内:
•河网文件(.nwk11)
•断面数据(.xns11)
•鸿沟条件(.bnd11)
•模型参数文件(.hd11)
•(时间序列文件)(.dfs0)
上面开始逐一建立这些文件.
1.1河网文件
河网文件或许是MIKE11所有文件中最复杂、又是最次要的一个文件了.
收集到的原始数据为ArcView河网文件(river.shp):
包含了河道地位、河道长度等信息.
建立河网文件步调:
第一步:
从ArcView河网文件提取河网布景图
用ArcView打开river.shp文件缩放图形区域至完好包含所有将要模拟的河道记下此区域左下角和右上角的UTM坐标,比方分别为(,)和(,)输出为bmp格式图(FileExport...)
注:
如果是纸图,同样可以将其扫描后生成bmp文件.用尺在地图上测量左下角和右上角的坐标,可以设左下角坐标为(0,0).如果模拟范围不是很大(比方全部长江流域),那么这类对地图的平面假设所发生的误差可以忽略不计.
生成的bmp图应大致同如下图1:
图1
第二步:
确定所要模拟的各河段名及长度
普通水利部分有河段长度信息,从数值地图、AutoCAD图、甚至纸图上也能量出各河段长度.
东江模型各河段名、地位及长度见图2和表1
表1
河名
长度,米
河名
长度,米
Beihai
12468
Ma
3747
Chifen
9225
Ou
10400
Dafen
2650
Qiandong
2640
Dao
12110
Qianxi
3810
Dongguan
24930
She
6745
Dongjiang
43611
Shizijiao
10325
Dongjiangnan
9950
Shu
3017
Dongjiangupper
53290
Taiyangdong
3115
Dongnangu
7169
Taiyangxi
4160
Dongnanhou
18257
Wu
2926
Dongnanhou1
1296
Xiancunchong
6036
Gu
915
Xibian
3290
Heng
4830
Zengjiang
33031
Henghai
2550
Zhongtang
13843
Hongguo
18074
Zhongtang1
824
Huang
8245
Zengjiang
Dongjiang
Dongjiangupper
Dongjiangnan
Dongnangu
Huang
She
Dongnanhou
Shizijiao
Xiancunchong
Ma
Gu
Heng
Hongguo
Ou
Dao
Xibian
Qianxi
Qiandong
Taiyangxi
Taiyangdong
Dongguan
Shu
Wu
Dongnanhou1
Hongguo
Chifen
Beihai
Dafen
Zhongtang1
Henghai
图2
Zhongtang
三步:
建立东江模型的河网文件
1)引入河网布景图
打开MIKEZERO,File→New→MIKE11→RiverNetwork(见图3)→OK,弹出一个新窗口(图4)→输入河网模型区域的范围(左下角和右上角坐标)→输入刚才记下的布景图左下角和右上角坐标(,)和(,)→OK,出现河网文件视图(模拟区域临时空白)→河网文件菜单Layers→Add/Remove...→点击添加项目键
→点击浏览按钮
引入刚才生成的bmp布景图→回到河网文件视图,Layers→Properties...→将图像坐标ImageCoordinates点窜为精确值(,)和(,).至此布景图引入工作完成,河网视图应与图5大致不异.
图3
图4
图5
2)输入各河段信息
使用河网文件编辑器内的工具条定义各河段
例如:
要在布景图上绘制各河段时按
,在河段的起始点开始鼠标左击布景图上响应地位,在河段结束点鼠标左键双击,完成该河段的绘制.
可以放大布景图以精确绘制河段走向.精确的河段走向有助于确定各河段连接关系、确定该河段上水工建筑物或水文测站的里程,所所以很次要的工作.
请拜见“帮忙”或按F1检查其它工具按钮的功能.
以下是定义河段信息的步调.留意:
MIKE11目前临时还不克不及使用恢复键,所以在操纵过程中请随时保管,一旦操纵失误,您只能删除重做或不保管退出,从头进入河网文件编辑器!
a)在布景图上绘制某条河段
b)打开河网文件编辑器的表格视窗(View→TabularView...)
c)在左边列表区睁开Network,选Branch.在右边的河段信息内容中可以发现刚才所绘制河段的信息,MIKE11已主动为该河段命名,并确定了其长度.将该河段名改为实际名称.留意防止使用中文河段名称!
河段长度普通不会与实际长度分歧,将在以下d)步调中点窜.
d)在左边列表区选Points.在右边的河段点信息内容中可以发现刚才在绘制河段过程中每次点击点的坐标地位(MIKE11已主动测出!
),您会发现河段名曾经是实际名称.留意:
这些点其实不是模型的计算点,与计算没有任何关系!
里程类型ChainageTpye列上,我们将该河段的起始点从SystemDefined改为UserDefined,将接上去一列里响应行的里程数Chainage改为0(程序缺省值为0);将该河段的结束点从SystemDefined改为UserDefined,将接上去一列里响应行的里程数Chainage改为实际的河段长度.如许我们曾经将程序测出的河段长度改成了实际长度.留意:
任何河段的起始里程可所以任何数值,正、零或负数,整数或小数.选值的准绳是与当地水利部分采取的桩号值分歧,如许将来若要与他们讨论成绩时会比较方便,否则就取0.必必要满足的是:
河段长度=结束点里程数-起始点里程数
e)反复以上步调a)至d),完成所有河段信息的输入.
f)在河网文件编辑器的图像视窗内用工具按钮连接各河段.留意:
有多条河段相连时必须所有河段同时连向某条河段.但连接方向(谁连向谁)对计算结果没有任何影响.
g)在河网文件编辑器的表格视窗内Network→Branch,在右边的河段信息总览表第二列是地形标识TopoID信息.这是河网文件编辑器将来从断面文件编辑器内读取与该河段绝对应的断面数据信息、介入模型计算的独一信息通讯通道,必定要与断面文件编辑器内响应的TopoID分歧.TopoID可所以数值,也能够是文字符,普通用断面测量年份,如Topo2002,如许便于提醒本人目前模型采取的断面数据来自哪年实测数据,或用Artifical,标明该断面数据其实不是真实数据.拜见有关断面文件编辑器内容.
h)在河网文件编辑器的图像视窗内Settings→Network...或Font...你可以对图像的外观做随意点窜,选择本人想显示的信息.
至此河网基本信息输入终了.
练习:
以东江模型的河网为例,熟悉河网编辑器的操纵及编辑和显示功能.
-改变里程值,观察MIKE11如何主动重算各点里程.
-改变显示的色彩和符号.
-关闭河网编辑器(不要保管).创建一个新的河网文件并输入布景图.
完成的东江模型河网应与图6基本分歧,
图6
1.2断面文件编辑器
收集到的原始数据为文本格式的所有河道各断面x,z数据,断面的地位为AutoCAD文件.为节省时间,已转换成符合MIKE11输入请求格式的文本文件.所请求的格式见本文件附录一MIKE11断面输入格式说明,用FORTRAN、BASIC、EXCELVBA等自编小程序,很容易将原始数据格式转换成符合MIKE11输入请求格式的文本文件.开始以下步调时假定已有转换好的文本文件-东江模型断面.txt.
第一步:
打开断面文件编辑器
MIKE11→New→CrossSections(见图7)
图7
第二步:
在断面文件编辑器中引入断面数据
File→Import→ImportRawData&Recompute,找到文件保管路径→OK,引入成功后在断面文件编辑器视窗左边出现断面列表,右边图像视窗显示一个或多个断面外形.
第三步:
在图像视窗内检查各个断面外形,从直观上判断断面数据是否合理.
第四步:
保管文件,断面文件生成终了.
单个断面的拔出、点窜等操纵法方法进修结合练习进行;断面文件编辑器中一些参数设定方法详见培训PPT.
练习:
熟悉断面文件编辑器的显示和编辑功能.
-测验考试点窜、复制和拔出新的断面
-从图像点窜断面数据
-观察处理数据表格
-输出断面数据至一文本文件.关闭断面文件(不要保管),创建一个新的断面文件,输入断面文本文件.
1.3鸿沟文件编辑器和时间序列编辑器
所有内部鸿沟条件和内部鸿沟条件都在鸿沟文件编辑器里设置.所谓内部鸿沟就是模型中那些不与其它河段相连的河段端点(即自在端点)物资流出此处即意味着流出模型区域,流入也必定是从模型内部流入,这些地方必须给定某种水文条件(如流量、水位值),否则模型没法计算.所谓内部鸿沟是指从模型内部河段某点或某段河长流入或流出模拟河段的地方,典型的例子包含降雨径流的入流、工厂排污、灌溉取水,内部鸿沟条件应根据实际情况设定,是否设定这些鸿沟条件通常不会影响模型的运转,但会影响到模拟结果的可靠性.
MIKE11用于鸿沟条件的数据须要转换成时间序列文件(带后缀dfs0)方能被援用.
东江工程收集到的内部鸿沟的原始材料包含上游鸿沟博罗和麒麟站、下流大盛、麻涌、泗盛围、漳澎的水位流量,保管在文件内.
第一步:
将EXCEL文件转换成dfs0格式的时间序列文件,以下流鸿沟水位时间序列文件为例:
a)打开文件,观察数据内容:
所有下流鸿沟的水位流量数据时间长度都为2001年2月7日14:
00至2月16日10:
00,时间间隔为1小时.上游博罗和麒麟站水位流量为日均值,时间范围也是7日至16日.所有站的数据都是等时间间隔的.而且由数据可见,上游鸿沟处的水位已基本不受下流潮汐的影响了.
b)MIKE11→New→MIKEZero→TimeSeries→BlankTimeseries→OK,您会看到弹出如图8所示的dfs0文件窗口.
图8
→时间轴类型AxisType选等时间间隔;
→开始时间输入2001年2月7日14:
00:
00;
→时间步长输入1小时;
→时间步数输入213;
→在ItemInformation区内Name栏输入大盛水位(可以用中文名称!
),类型选WaterLevel,单位为米(缺省值)
→按Append三次,新添三行,同样分别填入麻涌、泗盛围、漳澎的有关信息,按右上角OK按钮
→在出现的时间序列文件视窗内检查最初一列的时间是否为2001年2月16日10:
00:
00.如果不是,在左边图像视窗内鼠标右击,选属性properties...,回到刚才窗口进行点窜.如果是,在打开的Excel文件内选择这些站的水位数据,复制(或Ctrl-C)后回到时间序列文件视窗,在右边的表格视窗内选响应的列,按粘贴(或Ctrl-V),如果EXCEL内各站的排列顺序与dfs0的一样,可以一次性同时复制和粘贴所有这些站的数据.
保管文件,完成dfs0时间序列文件建造.记住文件建造过程中要随时保管!
反复以上步调,完成所有鸿沟文件的建造,对于有同样时间轴的数据,即使是分歧数据类型(如水位、流量、浓度)也能够放在同一个时间序列文件内.
c)所有dfs0文件完成后,在鸿沟文件编辑器里输入鸿沟条件:
MIKE11→New→MIKE11→BoundaryCondition,→OK,出现鸿沟文件窗口,如图9.
图9
以输入DongjiangUpper河段的上游博罗站的流量鸿沟条件为例:
→在鸿沟描述BoundaryDescription栏选Open;鸿沟类型BoundaryType栏选Inflow;河段名为DongjiangUpper;填入精确的里程数.
→视窗两头区的鸿沟计算内容临时只选IncludeHDCalculation
→在接上去的水文鸿沟信息区内TS类型选TSFile,按
找到存放刚才生成的时间序列文件的路径,并选择精确的项目(在dfs0文件中可能有很多项目,如刚才生成的一个dfs0文件内有四个水位项).右边的
是用于打开对应的时间序列文件,而最初一栏的TSInfo是提醒你刚才选中了dfs0文件中的哪一项.
→光标返回到最上面区域,按TAB键,添加所有其它鸿沟条件.总共有6个内部鸿沟条件.
此刻我们建立两个内部鸿沟条件:
1)在DongjiangUpper的上游30035里程(各人根据本人的河网定义可能有所差别,博罗以下约23km)处,东深取水口,取水量为70m3/s.
2)3/s.
光标返回到最上面区域,按TAB键两次,再添加两个鸿沟条件.
1)添加取水口鸿沟
→在鸿沟描述BoundaryDescription栏选PointSource;鸿沟类型BoundaryType栏选Inflow;河段名为DongjiangUpper;填入精确的里程数.
→视窗两头区的鸿沟计算内容临时只选IncludeHDCalculation
→在响应的水文鸿沟信息区内TS类型选Constant,数值输入-70(取水!
)
2)添加工厂排污鸿沟
→在鸿沟描述BoundaryDescription栏选PointSource;鸿沟类型BoundaryType栏选Inflow;河段名为DongjiangUpper;填入精确的里程数.
→视窗两头区的鸿沟计算内容临时只选IncludeHDCalculation
→
完成鸿沟条件输入,保管文件.留意文件生成过程中随时保管文件.
练习:
使用时间序列编辑器
-在图像窗口点窜数据,留意在表格视窗内数据的变更.
-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.
1.4HD参数文件编辑器
参数文件主如果定义模拟的初始条件和河床糙率.里面尽管有很多菜单,大部分内容不必去接触.
第一步:
设定初始条件
MIKE11→New→HDParameters→OK,弹出参数文件窗口,如图10.
图10
进入初始条件Initial菜单,添加初始水位和流量.初始条件设定的一个很次要目的是让模型平稳启动,所以准绳上初始水位和流量的设定应尽可能与模拟开始时刻的河网水动力条件分歧.实践中,初始流量常常可以给个接近于0的值,而初始水位的设定必须不克不及高于或低于河床,否则可能导致模型不克不及顺利起算.山区性河道常常坡降很大,初始水位有时很难设定,常常须用其它方法解决这一成绩,详见有关模拟文件编辑器内容.
对于东江模型,在观察个河段的河床地形后,我们可以简单设置:
全域值:
水位=0米;流量1m3/s;局部值:
河段DongjiangUpper上游初始水位=4米;其下流初始水位=0米.
第二步:
设定河床糙率
进入河床糙率BedResist菜单,设定河床糙率.河床糙率是率定参数,应根据对模拟河道的认识及模型计算结果确定.通常可以从n=0.03开始率定.各个河段设定分歧糙率值的方法详见培训PPT文件.
我们基本完成所有的模型设置,可以开始计算了!
模拟文件编辑器的感化是集成刚才所生成的所有文件的信息,让它们成为一个全体;同时定义模拟时间步长、结果输出文件名等.
第一步:
打开模拟文件编辑器
MIKE11→New→MIKE11→Simulation→OK,弹出模拟文件窗口,如图11.
图11
第二步:
选择模型类型.临时选择HD模块.
第三步:
进入输入Input菜单
高亮框暗示对于HD模拟须要这些文件.按
按钮引入刚才生成的所有文件:
河网文件、断面文件、鸿沟文件、HD参数文件.可以随时点击
编辑这些文件.
如果我们从这里打开刚才做好的河网文件,可以发现很多刚才被禁用的功能键都曾经被激活,可以使用了.这是因为通过模拟文件编辑器曾经把所有文件链接起来,可以通过河网文件访问其它文件了,如断面文件、鸿沟文件和参数文件.
第四步:
进入模拟simulation菜单
我们选择固定时间步长=5分钟;模拟开始时刻为2001年2月7日14:
00:
00;结束时刻2001年2月16日10:
00:
00.
时间步长的确定经常要通过反复试算调整,与河床地形与鸿沟条件密切相干,而且准绳上要满足克朗数不大于10.
对于如山区河流等初始条件不容易合理设定的情形,缩小时间步长是一个行之无效的方法.对于模拟时段内短时间有大量流量进出、而其它时期比较平稳的情形,选择可变时间步长比较合适,可大大缩短计算耗时.
接上去我们选择初始条件设定InitialConditions.还记得我们曾在HD参数文件里也设定过初始条件?
如果此刻我们在这里选择参数文件ParameterFile,那么刚才的设置就会起感化;如果此刻我们选择稳态SteadyState,那么MIKE11就会“健忘”参数文件内有关初始条件的设定,而根据鸿沟点上给出的水位流量数据(从鸿沟文件中调用),利用稳态假设计算各计算节点上的初始水位流量;如果我们选择Steady+Parameter稳态+参数,那么在参数文件中做过特别设定的河段节点上模型用这些设定值作为初始条件,其它点用稳态假定计算,如同选择了稳态方法;如果选择了热启动Hotstart,那意味着要用之前的模拟结果作为当前模拟的初始条件.还是用山区河流为例,其初始条件可能比较难设,但模型一旦运转一段时间后就很可能会比较波动,即可以添加时间步长.用热启动就能解决这一矛盾:
先用非常小的时间步长计算(如0.1秒),当计算波动后(如计算一天)停止计算;从头计算模型,用大时间步长(如5分钟),用热启动模式,将刚才模拟结束时刻的计算结果作为当前模拟的初始条件.
对于东江模型,初始条件不很敏感,我们选择稳态或参数文件都可以.
第五步:
定义输出结果文件名和保管频率.
假定计算时间步长为5分钟,但我们不须要这么密的计算值,或许半小时一个结果曾经足够,那么我们可以定义保管频率为6,即计算6个时间步保管一次结果.如许可以减小结果文件大小.
第六步:
筹办计算
进入Start菜单,筹办开始计算.如果验证形态ValidationStatus框内都是绿灯,那么您就可以按Start键开始计算了;如果有红灯,那么在上面的验证信息ValidationMessage框内就会出现响应的出错信息,提醒您进行点窜.这只是初步检查,只能检出一些明显的模型设置错误.
第七步:
模型运转
如果出现如图12的运转进度框,那么恭喜您!
模型设置成功,正在运转!
有时会出现警告信息WarningMessage,这是MIKE11认为模型设置可能存在一些小成绩,但这些成绩还不至于影响到模型的运转,是以提醒您去检查一下.若您认为没有成绩就可以请求MIKE11继续运转下去.
图12
2MIKEView
MIKEView用于演示和提取包含MIKE11在内的一些DHI软件计算结果.对于协助率定和陈述建造非常有效.
2.1装载结果文件
开始→程序→DHI软件→MIKE11→MIKEView打开MIKEView.在MIKEView窗口内File→Open,文件类型选MIKE11结果文件类型(*.res11),出现如图13对话框,点击OK后进入MIKEView主窗口.
图13
2.2平面动态演示(以流量为例)
在平面视图上点击鼠标右键→Option...→弹出对话框,如图14→DrawBranchesAs选最初一列WaterLevel→在该列的下拉菜单当选Discharge→进入SymbolsandFonts菜单→设置河段线条粗细及是否绘制流向箭头→点击OK退出→在主窗口上方工具条内按播放键开始动态演示.
显示流量大小的各种色彩通过调节调色板实现(可以在主窗口上方工具条内按调色板工具显示调色板):
在调色板内点击鼠标右键→选择各个菜单调节分级、色彩,还可以保管供将来调用.
图14
2.3剖面动态演示
在主菜单上方工具条内按
按钮,当光标回到平面视图内,接近河段时,光标变形,暗示已检测到河段,可以对之选择剖面显示.沿着你想显示的各河段前进,途中如果你选错了河段,按退格键BACKSPACE返回一次操纵,按退出键ESC放弃所有选择.当想结束选择时按住Ctrl键点击鼠标左键,在回答有关提示后显示剖面的水位或流量,并可对之进行动态演示.
2.4模拟与实测结果的比较-最经常使用的率定手段
I)绘制计算结果图.如果晓得哪些河段节点有实测水文材料,可以用于率定,那么有两种方法绘制这些点的结果:
a)晓得测站在地图上地位,但不清楚具体里程数.这时候您可以按工具条内的
按钮,弹出数据类型选择DataTypeSelection对话框,选择您想比较的数据类型(水位或流量)点击OK,当光标回到平面视图内后,靠近该河段节点时,光标变形,暗示已检测到该节点,左击鼠标,就会出现该节点的计算结果曲线图.
b)晓得节点里程数,但不清楚地图上的地位.这时候您可以按工具条内的
按钮,弹出数据类型选择DataTypeSelection对话框,选择您想比较的数据类型(水位或流量)点击List,弹出数据列表框后选择想显示的节点,按DrawGraph,就会出现该节点的计算结果曲线图.
II)引入实测数据曲线
在生成的计算曲线图内点击鼠标右键,在弹出的菜单当选择ExternalTS...,在弹出的内部时间序列对话框中按LOADDFS0,选摘要引入的实测数据(必须是dfs0格式),然后选择所要比较的项目(记住一个dfs0文件里可能有很多项目)
2.5模拟与模拟结果的比较-率定或灵敏度分析手段
率定过程中还有一种比较也很罕见,就是当前计算结果与之前计算结果的比较,
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- 特殊限制:
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