应用MIKE21对人工岛周围波高分布的数值模拟

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【doc】Mike21在人工湖生态设计中的应用

Mike21在人工湖生态设计中的应用第26卷第5期2008年10月水电能源科学WaterResourcesandPowerV ol_26No.5Oct.2008文章编号:i000—7709(2008)05—0124—04Mike21在人工湖生态设计中的应用王哲刘凌宋兰兰(河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098)摘要:应用Mike21软件对金仓湖七种不同设计方案的湖泊流场进行了模拟计算,选择合理设计方案并利用Mike21对调水时金仓湖的水质变化规律进行预测和分析,为金仓湖的设计和管理提供科学依据.关键词:Mike21;流速;水质;生态设计;金仓湖中图分类号:X171.4;TV131.4;X524文献标志码:B为改善环境,提升城市品位,人工湖已成为城市规划和发展中的首选.因多种原因,多数人工湖已富营养化或正在向富营养化发展,湖泊生态系统结构和功能退化,蓝藻水华频繁爆发,水质性缺水日趋严重,并造成了巨大损失.因此,人工湖生态设计和管理逐渐被广泛重视.二维水动力及物质输运数值模型——Mike21软件[1模拟了金仓湖的湖泊流场,并对添加设计岛前后控制点的流速做了对比试验,确定了合理的金仓湖生态设计方案.通过模拟调水对湖泊中污染物浓度分布与变化趋势的影响,分析了设计方案的合理性, 为人工湖的生态设计提供了新思路,新方法.1Mike21在流域模拟中的应用1.1金仓湖基本情况金仓湖位于太仓市城厢镇,属于平原河网地区,河流稠密,塘浦纵横交织,湖荡众多,东侧与长江相连,水流既受地形支配又受长江及内部闸门的人为控制,水流流向顺逆不定.金仓湖可利用长江与内河潮差自引长江水人杨林塘,让杨林塘清水自引进入候塘和横沥河,再人金仓湖;将湖水置换后,经朱泾河,太竖和无名河流出金仓湖(图1).1.2定解条件(1)初始条件.湖底高程,水深和流速.(2)边界条件.上边界采用进口断面流量过图1金仓湖供水示意图Fig.1Schematicdiagramforwater supplyofJincangLake程,下边界采用出口断面水位过程[1].采用河网演算进水口实测流量,湖泊进水口l,2均为流量边界,流量2m./s;湖泊出水口1,2,3的边界条件为一维河网水量模型计算的水文边界条件,水位值3.10m.(3)水文设计.采用2005年太仓市水文站水情资料.1.3湖泊流场的模拟利用Mike21FlowModel对湖泊流场水力计算,结果显示在出口2有漩涡出现.为使湖泊内水流平缓,根据现有地形条件,从经济和水动力两方面考虑,在湖泊中添加小岛以改善湖泊西部等地死水区的水动力条件,提出改善水质最佳措施,因此设计了七种方案进行选择,比较.图2为七种流场模拟方案及计算控制点(纵横坐标为该湖泊的经纬度,坐标时应的UTM坐标值).收稿臼期:2008—06—05,修回日期:2008—06—24基金资助:国家自然科学基金资助项目(50579016);教育部博士点基金资助项目(20060294001)作者简介:王哲(1984一),男,硕士研究生,研究方向为水环境保护和生态环境评价,E-mail:*********************通信作者:刘凌(1964一),女,教授,研究方向为环境水文,水环境保护,生态水利,E—mail:***************.cn第26卷第5期王哲等:Mike21在人工湖生态设计中的应用?125?34905003490300349070034903003489900223800224O00224200223800224000224200224400224600224800(c)方案3(e)方案522380022400022420022440()224600224800(g)方案722380022400022d200224I}002246002248(】0fb)方案2(d)方案42238O0224{)00224200(f)22440()2246()0224800方案6图27种湖泊流场方案及计算控制点)计算控点Fig.2Controlpointofcalculationandlakeflowfieldof7designplans126?水电能源科学通过与原方案控制点流速增加百分比的均值对比(表1),可看出设计方案2最佳,计算均值146.54;其次为方案6,方案7.表17种设计方案控制点流速的增加百分比Tab.1Percentageofcontrolpointsflowvelocityincreasein7designplans—鲁————5.49——17.23——15.72——2.21—7.43—20.6O一15.24—17.29—9.71～28.27—25.52—24.96—30.7752.27—72.84—5909—32.7633.78—66.67—47.3O630.88400.11720.65292.57367.25294.51492.04311.27239.20106.18291.97327.09—496.7O634.52——572.43428.0314.22257.6759.1681.3565.8l293.27118.84113.18—69.5217.16—71.97—76.79——65.7613.35—83.46——80.26—59.8714.84—89.08—76.9338.52146.5447.8483.48——8.54——6.32—12.45—1.60一l3.11—10.96—0.70—15.34～10.0034.3334.3311.0926.8315.5616.83273.57178.92287.16236.52191.40338.96l14.7O181.92280.30590.90761.7i545.44l67.27227.79186.02259.24335.87270.8225.16—33.77—36.7413.62—31.60—33.0819.32—22.22—28.16125.O5128.94128.94由于湖泊生态设计考虑了多个因素,因此表1并不能完全反映湖泊流动性的优劣.①湖泊的漩涡.如果采用方案4,6,7,靠近出水口3将产生很大的漩涡,可能使本应通过出水口3流出较差水质的水又重新流入湖内,因而水质未能得到改善.如果采用方案5,靠近进水口2,出水口2,3亦出现漩涡,也不利于水质变好.采用方案2时,由图2(b)可看出,金仓湖湖中小岛可充分利用现有水下地形,不仅湖流条件较好,而且水质得到更新.②湖泊的中间流动性.湖泊的中间流动性很重要,因为湖泊中部远离湖泊进,出水口,湖泊中间易富营养化,通过湖泊中间的控制点12～14流速百分比均值可反映湖泊的中间流动性.方案5的湖泊中间流动性最好,控制点流速百分比均值达19.37,其次为方案2.③工程投资.主要用于开挖湖泊和填土,如果以小岛地面高程为4.1m (吴淞高程)计算,方案4的设计小岛用土最大,需土方量55123;方案6需土方量5631.74m3;方案2用土量较小,需土方量12840.25.2在调水水质预测中的应用2.1水质定解条件根据一,二维耦合区内公共单元的水质浓度满足相容条件,仅耦合公共区内的水质浓度应满足质量守恒条件,因此对河网水质模型进行水质计算得到各进水口和出水口水质浓度结果作为湖泊水质边界条件:COD浓度为12rag/L;TN浓度为0.725mg/L.金仓湖的水质初始条件采用《地面水环境质量标准~(GB3838—2002)四类水标准L5],即COD浓度为30mg/L,TN浓度为l_5mg/L.2.2扩散系数选择扩散系数最好的方法是从标准过程中获得系数,将模拟和测量的浓度区域加以对比.对2005年7月各断面的实测水质的浓度值进行数值模拟,试算并调整降解系数达到总体最优时即为所求的参数.由分析的结果取扩散系数为0.05m/s.2.3水质预测分析以方案2为例,用泵引杨林塘清水换水,持续2d后湖泊中14个控制点水质浓度变化计算结果如图3所示.,J-皇Z5-调水时间/h(a)COD浓度调水时间/h(b)TN浓度图3调水2d时各控制点COD,TN浓度变化曲线Fig.3ChangecurvesofeachcontrolpointS CODandTNconcentrationaftertwodays由图3可知:①湖泊进水口处水质变化.经2d换水后,进水口1处控制点1～3的C0D平均浓度23mg/L,平均去除率23;TN平均浓度1.2mg/L,平均去除率219,6.湖泊进水口2处控制点9～11的COD平均浓度19mg/L,平均去除率37;TN平均浓度1.0mg/L,平均去除率37.②湖泊中部的水质变化.经2d换水后,湖泊中部控制点12～14的COD平均浓度21mg/L,平均去除率31;TN平均浓度1.08mg/L,平均去除率为28.③湖泊南部的水质变化.湖泊出水口2处控制点4,5的COD平均浓度28mg/L,平均去除率7%0;TN平均浓度1.4mg/L,平均去除率5.④湖泊西部水质变化.湖泊西部的控制点6～8的COD平均浓度26mg/L,平均去除率13;TN平均浓度1.31mg/L,平均去除率13.由此可知,定期换水可促进湖水流动,有利于维护金仓湖水质保持良好.322】1一.1.【),疑口0u.....n捣M雅●h8第26卷第5期王哲等:Mike21在人工湖生态设计中的应用?127? 3结语a.采用标准化的Mike21软件模拟计算流场及水质并对比七种设计方案,方案2最佳.b.通过金仓湖水质数值模拟,结果表明定期引长江水对金仓湖换水,可促进湖水流动,增加水体自净能力,有利于维护金仓湖良好的水质状况.c.使用Mike21软件研究金仓湖生态设计和规划可行性,为设计提供了科学依据,可供借鉴.参考文献:[1]谢亚力,黄世昌.Mike21软件在宁海电厂温排放数E23[3]E43[5]值模拟中的应用EJ].浙江水利科技,2005(5):44—46胡秋发.洞庭湖河湖疏浚工程数值模拟分析研究[J].水电能源科学,2006,24(5):12-15袁雄燕,徐德龙.丹麦Mike21模型在桥渡壅水计算中的应用研究[J].人民长江,2006,37(4):31—32,52张娜,郭科,王旭辉.Mike21-BW模型在日照港总平面设计方案可行性研究中的应用[J].中国港湾建设,2007(1):32—34中国环境科学研究院.地面水环境质量标准(GB3838—2002)[S].北京:中国环境科学出版社,2003.ApplicationofMike21inEcologicalDesignofArtificiaLakeW ANGZheLIULingSONGLanlan(StateKeyLab.ofHydrologyWaterReSourcesandHydraulicEng.,HohaiUniv.,Naniing21 0098,China)Abstract:ThispaperusesMike21softwaretocalculateandsimulate7differentschemesofJiu canglakeflowfieldofdesignssoastofindthemostreasonabledesign.Then,thevariationofwaterqualityispredicte dandanalyzedbyMike21software,whichprovidesascientificbasisforthedesignandmanagementofJincangLake. Keywords:Mike21;flowvelocity;waterquality;ecologicaldesign;JincangLake(上接第152页)[2][3]ZhangLixia,ZhangWei.AcomprehensiveReview onBladeCracksStatusonFrancisTurbineRunnerandDisposalMeasure[C].//ISTM/2005.Beijing: InternationalAcademicPublishersWorldPublishingCorporation.2005:4334—4337李启章.对大型机组振动,裂纹问题的探讨[J].水电站机电技术,2003,26(S1):17-19,5[4]高秀玲,李雅范.水轮机叶片断裂分析[J].物理测试,2003(1):37—38[5]郑兴海.水力机械叶片强度有限元分析EJ].水泵技术,2004(6):19—22,6[6]徐灏.概率疲劳EM].沈阳:东北大学出版社,1994E7]高镇同.疲劳应用统计学[M].北京:国防工业出版社,1986. FatigueStressAnalysisofFrancisTurbineBladeunderStochasticLoading ZHANGLixia'.ZHANGWeiY ANGZhaohong.PANJiluan(1.KeyLab.forAdvancedMaterialProcessingTechnology,MinistryofEducation,Departm entofMechanicalEng.,TsinghuaUniv.,Beijing100084,China;2.DepartmentofMechanicalEng.,AcademyofArm oredForceEng.,Beijing10072,China;3.DepartmentofInformationEng.,AcademyofArmoredForceEng., Beijing100072,China)Abstract:FatiguestressanalysisofFrancisturbinebladeisthefirststepoffatiguereliabilityde sign.Thedatacalcu-latedbyComputationalFluidDynamics(CFD)softwarewerefirstlytransformedintothefini teelementanalysis(FEA) softwareANSYSbytheinterfaceprogramwritteninVC++language.Then,numericalanaly siswascarriedOUttOob—tainthefatiguestressbyfiniteelementmethod.Theresultshowsthatthespotofmaximumstre ssbyFEAanalysisagrees withtheobservedactualfailurelocationOlltheblade.Byapplyingtherain-flowcyclecountin gtothestresstimehistory, thetwobasicstochasticquantitiesofappliedfatiguestresscycle-meanandamplitude—meanwerecountedtoestimatethe jointdistributiondensityfunctionparametersandthenhypothesistestwascheckedforthejoi ntdistribution.Keywords:Francisturbine;finiteelementanalysis(FEA);rain-flowcounting;loadingspect rum;fatiguereliabilitydesign。

《MIKE21：数值模拟下的对流与扩散过程研究》

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感谢支持！(Thank you for downloading and checking it out!) 《MIKE21：数值模拟下的对流与扩散过程研究》一、研究背景与意义对流与扩散过程是自然界中普遍存在的现象，它们在许多领域都有着重要的应用。

对流是指流体内部由于温度或浓度差异而产生的流动，而扩散是指流体中物质由高浓度区域向低浓度区域自发地传播的过程。

对流与扩散过程在气象、海洋、环境科学、化学工程等领域都有着广泛的研究背景与应用价值。

MIKE21是一款由丹麦水文学家汉斯·博格开发的水文水资源模型，它以数值模拟为核心，能够详细地模拟水体中的对流与扩散过程。

MIKE21模型在水质管理、洪水预警、水资源规划等领域得到了广泛的应用。

通过MIKE21模型，研究者可以对水体中的对流与扩散过程进行详细的数值模拟，从而更好地理解这些过程的机制，并预测未来可能发生的变化。

研究对流与扩散过程具有重要的价值和意义。

首先，对流与扩散过程在环境科学领域中扮演着关键的角色。

例如，在水体污染控制中，了解污染物质的对流与扩散过程有助于制定更加有效的污染防治措施。

其次，对流与扩散过程在气象预报和气候变化研究中也有着重要的应用。

通过对流与扩散过程的研究，我们可以更好地预测天气变化和气候变化趋势，为人类社会的可持续发展提供科学依据。

此外，对流与扩散过程的研究还有助于我们深入理解自然界中的其他相关现象，如河流的输沙过程、海洋中的温度和盐度分布等。

Mike21软件在航道水流模拟中的应用

参考文献[1]拾方治，马卫民，吕伟民．沥青路面再生技术手册[M]．北京：人民交通出版社，2006．[2]唐娴，李晓明，袁卓亚．路面再生技术[M]．北京：中国建筑工业出版社，2009.[3]王松根，等．大碎石沥青混合料柔性基层在路面补强中的应用研究[J]．西安：中国公路学报，2004，（3）.[4]朱建东．沥青路面现场热再生工艺在沪宁高速公路的应用[J]．华东公路，2003，（12）．[5]董平如，沈国平．京津塘高速公路沥青混凝土路面就地热再生技术[J]．公路，2004，（1）．[6]侯睿，李海军，黄晓明，等．高等级路面旧沥青混合料热再生分析[J]．中外公路，2005，（8）．[7]师郡，陈志喜，帅领．旧沥青混凝土路面现场冷再生技术及施工工艺研究[J]．公路，2004，（10）.[8]张竹平．沥青混凝土路面就地热再生工艺及设备[J]．筑路机械与施工机械，2003，（4）.[9]张晋炮．沥青路面就地再生施工机械[J]．筑路机械与施工机械化，1997，（3）.[10]Transportation Research Laboratory ．Design Guide and Specification for Structural Maintenance of Highway Pavements by Cold In-sim Recycling ．England,1999.摘要：文章主要应用Mike21软件在三峡水库蓄水后涪陵核电站附近水流流态及对拟建港口的影响的应用进行了阐述。

分析得出三峡大坝145-155-175m 经不同调度后,涪陵核电站大件码头附近将产生不不同回流，最终确定的流速水位关系导致最大回流强度对港口影响很小。

关键词：涪陵核电站；Mike21；航道水流中图分类号：TV131文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2010）01-0049-02重庆涪陵核电厂大件设备运输码头是重庆涪陵核电厂建设所需的配套工程，主要用于核电厂建设所需大件设备的起驳上岸。

2024年度MIKE21水环境培训教材

综合治理方案制定
综合考虑水质、水量、生态等多方面因素，利用MIKE21制定水环境综合治理方案，实现水环境的全面改善。
2024/3/23
28
06
MIKE21在科研领域的应用
2024/3/23
29
水环境科学研究热点问题探讨
2024/3/23
水体富营养化
探讨水体富营养化的成因、过程、影响及防治策略，利用 MIKE21进行富营养化过程的模拟和预测。
应用前景展望
随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，MIKE21 在水环境科研领域的应用前景将更加广阔。未来可以进一步拓展MIKE21在气候变化影响评估、水资源优化配置、水生态系统恢复等领域的应用研究，为推动水环境科学的深入发展做出贡献。
2024/3/23
32
07
总结与展望
2024/3/23
2024/3/23
26
水资源优化配置
2024/3/23
水资源供需平衡分析
01
基于MIKE21的水资源模拟功能，分析区域水资源的供需平衡状
况，为水资源合理配置提供决策依据。
多目标水资源配置方案制定
02
综合考虑经济、社会和环境等多方面因素，利用MIKE21制定多
目标水资源配置方案，实现水资源的可持续利用。
03 边界条件处理
针对不同的水域和边界条件，如水陆边界、开边
界、固壁边界等，采用相应的处理方法，以保证
模型的准确性和稳定性。
2024/3/23
8
水质模型原理
水质组分输移
水质模型通过描述水质组分（如溶解氧、营养盐、有机物等）在水体中的输移过程，包括对流、
扩散、反应等机制。
2024/3/23

MIKE21建模流程资料

MIKE21建模流程资料MIKE21是一种基于有限元数值方法的水动力模型，用于在河流、海洋和湖泊等水体中模拟水流、波浪、潮汐和沉积物输运等过程。

在进行MIKE21建模之前，需要进行一系列的准备工作，包括数据准备、领域划分、边界条件设定、模型参数设定等。

本文将详细介绍MIKE21建模的流程，并提供一些实用资料和建议。

1.数据准备：首先，必须收集和整理各种必要的数据，包括地形数据、水位数据、波浪数据、风速数据、沉积物数据等。

这些数据可从卫星遥感、测量仪器、历史资料等途径获取。

在整理数据时，要注意数据的准确性和一致性。

2.领域划分：根据实际情况，将研究区域划分为适当大小的网格。

网格的划分应该考虑到研究目标和计算效率的平衡。

MIKE21支持不规则网格，因此可以根据实际情况进行灵活划分。

3.边界条件设定：对模型计算区域的边界条件进行设定。

主要包括水位、流量、波浪、风速等边界条件。

边界条件的设定要根据实际情况和研究目标，合理选择。

4.模型参数设定：根据研究目标和实际情况，设定模型的各项参数。

包括底床粗糙度、风速阻力系数、波浪相速度等参数。

参数的设定需要根据实验数据和经验进行调整，并进行敏感性分析。

5.模型计算：进行模型的计算仿真。

MIKE21采用显式时间积分算法进行求解，需要时间步长和空间步长的选择。

模型计算的结果包括水位、流速、波浪参数等。

6.模拟结果验证：对模拟结果进行验证。

可以通过与实测数据进行对比，评估模型的精度和适用性。

如果模拟结果与实测数据存在偏差，需要对模型参数进行调整，并进行精确度分析。

7.后处理和分析：对模拟结果进行后处理和分析。

可以利用MIKE21提供的工具进行数据输出、可视化、统计分析等。

通过对结果进行分析，可以获得更多的水动力信息和科学洞见。

除了以上的建模流程，我还为你提供一些MIKE21建模过程中可能需要的资料和建议：1.MIKE21用户手册：MIKE21的用户手册是一个非常重要的资料，其中包含了详细的使用说明、参数设定方法和实例等内容。

MIKE21HD计算原理及应用实例

（）
。
（）
j
第5期
许婷：MIKE21 HD 计算原理及应用实例动量方程离散格式
≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥
·3·
2.2.2
f0
W ＜W 0 W -W 0 1 f -f ≈ W0 ≤W＜W1 ， W 1 -W 0 1 0 W ＜W 0
（16 ）（17 ）（15 ）
Sediment of Ministry of Communications, Tianjin 300456, China ） Abstract ：Briefly introduces the fuctions and applications of a two -dimensional flow model-MIKE21 HD ，and analyses the calculation principles and parameters of the hydrodynamic module in detail. The simulative effect of the models are shown through citing of two instances ，one being the Bohai Bay as a tidal current field in large scale ，and the other being the dock basin for the International Liner Terminal in Tianjin Port as the tidal current field in a smaller scale. The results show that the simulation results are basically consistent with the actual conditions. With the development of computer technology ，mathematical models and numerical experiments will play more important role in scientific research and engineering design. Mathematical model software that includes the entire process of hydrodynamic modeling is designed to work with pre -and post-processing tools to reduce the technical threshold. The model will enhances its versatility greatly and development of hydrodynamic simulation. will be the direction of future

MIKE21在超强台风桑美风暴潮位预报中的应用

初始条件：
ζ
(x,
y) t=0
=
ζ0；
边界条件：
p(x, y) = 0 ； t=0
q(x, y) = 0 t=0
陆边界：取法向流量为零，即Qn＝0 水边界：由全球天文潮预报模型给出
1.2边界条件大区边界取静压水位叠加由 10 个分潮推算的天文潮位。包含八个主要分潮
M2、S2、K1、O1、N2、P1、K2、Q1以及两个长周期分潮Mf、Mm，这 10 个分潮基本能够构造出外海深水处真实的天文潮过程。各开边界处的水位由下式给出：
水动力模块建立的中国东海大范围二维水动力数值模型，并以此为基础对超强台
风桑美（0608）在浙东沿海所造成的风暴潮位进行预报，取得了较好的结果
1理论模式
1.1水动力学基本控制方程组
MIKE 21 水动力模块计算的控制方程包括一个连续性方程和二个动量方程，
基本方程为： ∂ς + ∂p + ∂q = 0 ∂t ∂x ∂y
误差也较大，因此，本模型使用 ATKINSON－HOLLIDY(1977)提出的风－压关系式
来计算最大风速。
( ) WR = 3.029 P∞ − P0 0.644
（1-7）
另外一个待确定的台风参数为最大风速半径R。美国用侦察机航空测量了台
风的中心气压Po、最大风速半径R和台风中心移速Vd,本文摘取了 28～31oN间西北太平洋上台风中心气压最低时的R和Vd，资料共 15 年，见表 3-1。可以看到R的最大值为 57km，最小值为 11km，一般台风Po值小时，R也小。
10
ζ 0 ( x) = ζ p ( x) + ∑ Ai ( x) ⋅sin (ωit + αi ( x)) i =1

MIKE21计算软件及其在长兴岛海域改造工程上的应用_陈雪峰

第28卷第6期2007年12月大连大学学报JOURN AL OF DAL A I N UN V I ERS I T YVo.l28No.6Dec.2007 M IKE21计算软件及其在长兴岛海域改造工程上的应用陈雪峰,王桂萱(大连大学土木工程技术研究与开发中心,辽宁大连116622)摘要:M I K E21数值计算与分析软件是国际上比较成熟的DH I软件系列中关于水动力、波浪和泥沙输运等模型进行潮流场、代表波要素的波浪场和泥沙输运的数值模拟工具,在国内至少有上百个成功的工程实际计算实例.本文以作者正在进行的/长兴岛附近海域原油码头项目)))泥沙冲於0为工程背景,详细介绍了该计算软件的计算方法,将该数值计算软件的模拟结果与实际泥沙冲淤规律进行对比,二者符合较好,说明本文建立的数值模型可以成功地预测长兴岛附近海域泥沙淤积的规律,为工程设计单位提供指导.关键词:M IKE21计算软件;长兴岛海域;泥沙冲淤规律中图分类号:P753文献标识码:A文章编号:1008-2395(2007)06-0093-06收稿日期:2007-09-03;修订日期:2007-09-14作者简介:陈雪峰(1973-),女,副教授,博士后,主要从事港口工程、海岸及近海工程、结构工程研究1中国经济的腾飞使中国与国际在海上交通和运输方面越来越频繁,我国各大港口、码头和防波堤等近海建筑物担负着愈来愈重要的作用,致使近海水域的水动力、波浪和泥沙输运规律越来越被人们关注.如何准确、详细地描述近海流域的流场变化、波浪冲击规律以及近海建筑物附近的水流和波浪掀沙能力等成为国际上日益迫切需要解决的问题.鉴于上述原因,丹麦数百位数学家、水力学家以及计算机科学家等历经几十年成功开发了DH I软件系列[1],从工程的具体地理位置和地形形态,流体在水渠、江河、海域的一维、二维、三维等运动,波浪在各个方面的传播以及水流、波浪共同作用下泥沙的运动规律等进行了详细地分析和数值模拟[1].大连大学土木工程技术研究与开发中于2003年购置了M I K E21计算软件,该软件包括流体运动模块(FL U I D MODEL)、波浪传播模块(WA VE MODE l)以及泥沙运动模块(SEDI M ENT MODEL).其中流体运动模块(F M)可以给出工程附近水域的流场质点的流速及流向,该模块还可以计算污染物质在水体的输移和扩散规律;波浪传播模块(WA VE MODE l)包括NS W、B W、P M S W 以及E M S W等,可以计算波浪由外海向近海的传播变形,风生成浪以及近海建筑物附近的波浪变形问题;泥沙运动模块(SED I M ENT MODEL)有悬移质和推移质2个模块.应用M I K E21计算软件,该中心成功地进行了很多实际工程项目的模拟,包括广西沙田渔港、舟山市虾峙渔港防波堤设计波浪要素、胜利油田附近泥沙淤积、长兴岛附近海域波浪变形及泥沙冲於规律、香炉礁船坞工程附近水域波浪数值计算、大连燃供码头工程设计波浪要素及港内波况的数值计算、上海洋山港附近海域波浪变形以及大窑湾附近波浪、水流的变化规律等,上述数值计算结果均被工程采用,对工程实际其一定的指导作用.本文以作者正在进行/长兴岛附近海域原油码头工程项目0为背景,详细介绍了该计算软件的计算方法,将该数值计算软件的模拟结果与实际泥沙冲淤规律进行对比,二者符合较好,说明本文建立的数值模型可以成功地预测长兴岛附近海域泥沙淤积的规律,为工程设计单位提供指导.1M I KE21软件数学模型及计算方法简介1.1F M数学模型该模型所采用的潮流控制方程为垂向平均的连续方程和运动方程:5G 5t+5(H u)5x+5(H v)5y=0(1)94 大连大学学报第28卷5u 5t +u 5u 5x +v 5u 5y -f v =-g 5G 5x +1Q H(S s x -S b x )(2)5v 5t +u 5v 5x +v 5v 5y -f u =-g 5G 5y +1Q H(S s y -S b y )(3)式中,t 为时间;x 和y 为原点置于未扰动静止海面的直角坐标系坐标;u 和v 分别为沿x 、y 方向的垂向平均流速分量;H =h +G 为总水深;h 为海底到静止海面的距离;G 为自静止海面向上起算的海面波动(潮位);f =2X sin U 为柯氏参数,其中X 是地转角速度、U 是地理纬度;g 为重力加速度;S s x 和S s y 分别为海面风应力在x 和y 方向的分量;S b x 和S b y 为海底涡动摩擦应力在x 和y 方向的分量;Q为海水密度.在本研究中不考虑风应力影响,即S s x =S s y =0,而底摩阻取二次律,即:S b x =Q g C 2(u 2+v 2)1/2u; S b y =Q g C 2(u 2+v 2)1/2v (4)式中,C 为谢才数,它与曼宁数M 的关系为C =M @h 1/6.方程(1)、(2)和(3)构成了求解潮流场的基本控制方程.为了求解这样一个初边值问题,必须给定适当的初始条件和边界条件.1.2波浪数学模型M I KE 21软件系统中的Boussineq 模型可以模拟外海波浪传播至防波堤处的传播过程.该模型考虑了浅水效应、折射、绕射、反射、底摩阻和波浪的非线性等要素.数值模式的基本方程为:5F 5t +55x [(D +F )u ]+55x[(D +F )v]=05u 5t +u 5u 5x +v 5u 5y +g 5F 5x =12D 53(Du )5x 25t +53(Dv )5x 5y 5t -16D 253v 5y 25t +53u 5x 5y 5t 5v 5t +u 5v 5x +v 5v 5y +g 5F 5y =12D 53(Dv )5y 25t +53(Du )5x 5y 5t -16D 253v 5y 25t +53u 5x 5y 5t (5)式中,D 为水深;g 为重力加速度;F 为波面高度;(u,v)为水质点水平运动速度.1.3 NS W 数学模型该软件是谱波模型,可以考虑波浪的折射、底部损耗、波浪破碎、波流联合作用及风等因素对波浪传播的影响,可以用来进行大范围的波浪场的推算,能够满足工程要求.该模型的基本方程为:5(c gx m 0)5x +5(c g y m 0)5y +5(c H m 0)5H=T 0(6)5(c gx m 1)5x +5(c g y m 1)5y +5(c H m 1)5H=T 1(7)式中,m 0(x,y,H )为作用波谱的零阶矩;m 1(x ,y,H )为作用波谱的一阶矩;c gx ,c gy 为x,y 方向上的群速度的分量;c H 为H 方向上波浪传播速度;H 为波浪传播方向;T 0,T 1为源条件;c gx ,c gy ,c H 为由线性波理论获得.模型输入的波浪条件为不规则波,计算时输入有效波高、平均周期和主波向[2].1.4 泥沙数学模型模型中采用了可同时考虑悬沙和底沙的泥沙输运公式.输沙公式如下:q T =q b +q s(8)式中,q s 为悬沙输运量;q b 为底沙输运量.q s 的计算方法如下:5c 5t =w s 5c 5z +55z v T 5c 5z(9)q s =QD 2d 50U (z ,t)c(z ,t)d z (10)式中,c 为瞬时悬沙浓度;U 为瞬时速度;d 50,D 为悬沙积分范围下,代表中值粒径及瞬时水深.q b 的计算方法采用Enge l u nd and Fredsoe 的输沙公式:第6期陈雪峰等:M I K E 21计算软件及其在长兴岛海域改造工程上的应用95q b =5p (H c -0.07H c )(s -1)gd (11)式中,p 为一层内所有沙粒都启动的概率;H c 为与底表面摩阻有关的无量纲剪切应力;H c 为泥沙启动的临界剪切应力;s 为泥沙的相对密度;d 为泥沙粒径.H c =U c 2f (s -1)gd(12)启动概率定义为p =1+P6B H c -H c 4-1/4(13)式中,B 为动摩阻参数.1.5计算方法采用有限差分方法,计算网格采用非均匀交错网格,方程的求解采用AD I 法.2计算实例2.1资料的收集根据甲方工程实际的要求,需要收集工程附近水域的地形图、工程附近验潮站的潮位、流速资料,工程附近的外海波浪、风玫瑰图资料,工程附近底沙分布资料[3-9]以及以前其他人的研究成果等.2.2地形的建立通过M I K E 0将收集到的电子地图转化为M I KE 21默认的地图,如图1.计算范围的选取必须包括工程区域及其附近范围,边界截取到不影响实际工程附近水体的运动.图1水流、泥沙验证模型计算区域图2验潮站位置2.3数值计算结果的验证2.3.1潮位的验证为了检测数值模拟结果的可靠性和真实性,首先在工程附近布置适当的测流点和验潮站,采集不少于12个小时的流速、潮位资料.利用M I KE 21的F M 模块模拟选定区域的流场变化规律,对验潮站的潮位和测流点的流速进行对比验证.图2显示了验潮站的位置,从图中可以知道,验潮站均匀布置在工程区域附近.各潮位站的潮位数值计算结果与实测结果的对比显示在图3和图4.从图中可以看出:该海域的潮96 大连大学学报第28卷汐属于不规则半日潮.一日潮位过程包括一个高潮和一个低潮,不规则半日潮现象明显.图中的实测和数值模拟结果都说明了这一点.从潮位的对比来看1#站潮位结果很好;从实测结果分析,低潮段的涨潮历时2004-11-17T12:00至T18:00潮位3#站的潮型明显发生变化,应该受到其它动力因素的影响.而计算的潮位无法考虑该影响,因而计算结果略有差异.从总的对比结果来看,潮位的模拟结果符合工程的精度的需要.图31#潮位站夏季大潮潮位过程对比图43#潮位站夏季大潮潮位过程对比2.3.2流场的验证图5测流站平面布置图图6测流站05-2大潮流速、流向对比图7大潮期高潮涨急时刻流场图图5显示了测流站的平面布置,图6显示了05-2测站的流速、流向对比分析结果.其他测流站的对比结果类似,这里不再叙述.图中结果说明数值模拟结果与实测结果吻合较好,满足工程实际要求,因此可以采用该边界条件来分析工程附近海域的流场和潮位变化规律,以及整个流场的速度矢量分布(图7).2.4波浪数值预测分析根据长兴岛2004~2005年波浪分级分频统计和温坨子海洋站的测波资料可以得到NE 和S W 向为冬季和夏季的主计算波浪,波浪为方向谱,各自包含左右各45b 的波向.计算波浪占总波浪的70%以上.2.5 泥沙计算结果的验证从长兴岛历年泥沙运动规律可以看出,该区域除水流挟沙外,波浪在近海掀沙能力也很强,计算中采用ST 泥沙输运模型,考虑第6期陈雪峰等:M I K E21计算软件及其在长兴岛海域改造工程上的应用97了纯流、波流共同作用下的泥沙输运情况,其中的泥沙既可以计算悬沙,也可以计算悬沙与底沙的总量.通过164个测点的底质取样和分析,可以得到长兴岛拟建工程海区沉积物类型分布图(图8).图8长兴岛拟建工程海区沉积物类型分布图图9工程附近海域泥沙输移验证图图9显示了葫芦山湾附近的泥沙冲於规律的对比验证结果,图中负号表示泥沙冲刷,正号表示泥沙淤积(下同),该图说明该区域的泥沙冲於规律与海图的海床演变规律相似,说明ST模块对参数的选取以及底沙分布资料的分析与实际很吻合.3利用M I KE21软件对工程附近海域的泥沙变化规律进行预测根据甲方单位的要求,按照前面建立好的数学模型对下述4个设计方案进行泥沙冲於规律的预测和分析.3.1设计方案1:修建北防波堤,模拟结果见图10.图10设计方案1泥沙输移图图11设计方案2泥沙输移图3.2设计方案2:修建北防波堤和对面围堰,模拟结果见图11.3.3设计方案3:修建北防波堤和对面围堰,同时航道加宽到300m,吹填区为对面西中岛水域,模拟结果见图12.98大连大学学报第28卷图12设计方案3泥沙输移图图13设计方案4泥沙输移图3.4设计方案4:修建南、北防波堤和对面围堰,模拟结果见图13.从上述计算结果可以看出,随着南北防波堤的修建和对面围堰的形成,对水流和波浪的传播均有很大影响,泥沙的冲淤规律发生很大的变化,设计单位可以根据上面的计算结果来分析泥沙的变化规律,根据工程需要来选择优化方案.4结论M I KE21计算软件具有强大的前后处理功能,本文以长兴岛附近海域原油码头项目)))泥沙冲於为工程背景,详细介绍了采用M I K E21计算软件解决实际工程问题的思路和方法,以及采用该软件得到的计算结果可以为工程设计单位提供设计依据.参考文献:[1]DH I w ate r and env iron m ent.M I KE21使用手册[M].2003.[2]J T J213-98海港水文规范[S].北京:人民交通出版社,1998,8.[3]国家海洋局.长兴岛海洋环境监测站海浪观测记录年报表[R].2005.[4]国家海洋局.长兴岛海洋环境监测站2004年12月~2005年11月潮汐观测月报表[R].2005.[5]国家海洋局.长兴岛海洋环境监测站2004年12月~2005年11月海浪观测月报表[R].2005.[6]国家海洋局.长兴岛海洋环境监测站2004年12月~2005年11月定时2分钟平均海浪观测报表[R].2005.[7]国家海洋局.长兴岛潮汐调和常数及验潮水准关系图[R].2005.[8]国家海洋局.长兴岛波浪谱分析[R].2005.[9]国家海洋局.长兴岛气象、潮汐、波浪、海冰技术报告[R].2005.M I KE21Software and its Application on the O ffs horeReconstruction Engineering of Changxi n g IslandsC H E N Xue-feng,WANG Gu-i xuan(R&D Center of t he C i vil Engineering T echnology,D alian University,D alian116622,Chi na)Abstrac t:M I KE21so ft wa re is a use f u l too l to ca l culate the hydrodyna m i c flo w,w ave propagation and sed i m ent transport i n o cean o r river.A t present,this nume rical too l is adopted by hundreds of rea l eng ineer i ng appli cations in our country.The nu m er i ca l m ethod ofM I KE21soft w are i s i ntroduced i n deta il i n t h is paper.T he compar i son is carr i ed out bet ween the nu m erical resu lts o f usi ng M IKE21and the m easured da ta tha t show s nu m er ica l results ag ree w ellw it h the m easured da ta.T he stud i ed res u lts revea l tha t t he m ethod proposed in t h i s paper can be used to predict the erodi ng and a lluv ial regu l a tion of sed i m ent i n the offsho re reg i on o f Changx i ng i slands.K ey word s:M I KE21so ft w are;offsho re reg i on of Changx i ng isl ands;erod i ng and all uv i a l regulation o f sedi m ent。

MIKE21 HD计算原理及应用实例

中图分类号：Ｖ１１５Ｔ３．６文献标志码：Ａ文章编号：０４９９（０００ — ０１０１０ — ５２２１）５００ — ５
ＣａｃｌｔｎＰｒｎｉｌｎｐｉａｉｎＥｘｍｐｅｏｌｕａｉｉｃｐｅａｄＡｐｌｔｏａｏｃｌｆａＴｗｏｄｍｅｓｏａ－ｉｎｉｎｌ
Ｆｌｗｏ１ＭＩｏＭｄｅ．ＫＥ２１ＨＤＸｕＴｉｇｎ
（ｉｎｉｅｅｒｈＩｓｉｔｆａｅｒｎｐｒｎｉｅｒｇＫｅａｏａｏｙｏｎｉｅｒｎＴａｊｎＲｓａｃｔｕｅｏｔｒａｓｏｔｇｎｅｉ，ｙＬｂｒｔｒｆｇｎｅｉｇｎｔＷＴＥｎＥＳｄｍｅｔｆｎｓｒｆｏｅｉｎｉｙｏｍｍｕｃｔｎ，ｉｎｉ０４６ＣｉａｏＭｉｔＣｉｎａｉｓＴａｊ３０５，ｈｎ）ｏｎ
第４７卷第５期２１００年ｌ０月总第１６期９
港工Leabharlann 技术Ｖｏ．４Ｎｏ５１７．Ｏｃ．０１Ｔｏａ９ｔ２０ｔｌ１６
ＰｒｇｎｅｎｃｏｏｙｏｔＥｎｉｅｒｇＴｅｈｎｌｇｉ
ＭＩ２ＫＥ１ＨＤ计算原理及应用实例
ｓａｅａｄｔｅｏｈｒｅｎｅｄｃａｉｆｒｈｎｅｎｔｎｌｉｅｅｍｎｌｎＴａｊｏｓｔｅｔａｃｒｎｃｌ，ｎｈｔｅｉｇｔｏｋｂｓｅＩｔａｉａＬｎｒｒｉａｉｉｉＰｒａｄｕｒｔｂｈｎｏｔｒｏＴｎｎｔｈｉｌｅ

Mike21软件学习

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.图3-8 河道中心点（15,330）潮位图从图3-8 河道中心点（15,330）潮位图可以看出，模拟开始后，水流从上游涌来，在河道中心点（15,330）产生垂荡作用，水位升高，最后水面高程趋于1.45m。

基于SWAN-MIKE21嵌套模型在大连湾某工程区的波浪后报模拟应用

中国港湾建设Wave hindcast simulation based on SWAN-MIKE21nested modelin an engineering area in Dalian BayMO Zhong-xuan 1,2,SHI Min-sheng 1,LÜYing-xue 1,2,SONG Jiang-wei 3,SHANG Qian-kun 3（CC Tianjin Port Engineering Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300222,China;2.Key Laboratory of Coastal EngineeringHydrodynamics CCCC,Tianjin 300222,China;3.No.2Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbour Engineering,Qingdao,Shandong 266071,China ）Abstract ：In coastal project,it is necessary to analyze the wave propagation characteristics in the engineering area.TheSWAN-MIKE21nested model was used for wave hindcast simulation and analysis in this area,and the wave measurement was carried out.The simulated wave results were consistent with measures with an average absolute error of less than 0.2m.SWAN-MIKE21nested model makes a balance between computation speed of large-scale model,and meshwork division and post-processing of small-scale terrain.The hindcast simulation results show that the waves condition in this area are dominated by the interaction of deep ocean waves and local wind field.When deep ocean waves are S —SE direction,it can propagate to engineering site by diffraction and diffusion with a final E direction.A strong local wind field with E —SE direction may increase wave height.Conversely,a strong local wind field with N —NW direction may change final wave direction to ENE.The measured results show that,in the winter with prevailing N —NW wind,strong wave direction in the site is ENE,however in theother season,strong wave direction is E direction,which is consistent with conclusion above.Key words ：wave hindcast simulation;SWAN-MIKE21nested model;wave statics analysis;local wind field摘要：近海工程中，需分析波浪在工程区的传播特点。

MIKE21计算软件及其在长兴岛海域改造工程上的应用

能力等成为国际上日益迫切需要解决的问题．鉴于上述原因，麦数百位数学家、力学家以及计算机丹水科学家等历经几十年成功开发了ＤＩ件系列 … ，工程的具体地理位置和地形形态，Ｈ软从流体在水渠、江
合较好，明本文建立的数值模型可以成功地预测长兴岛附近海域泥沙淤积的规律，工程设计单位提说为
供指导．
１ＭＩ【１软件数学模型及计算方法简介ｌＥ２
１１Ｆ数学模型．Ｍ该模型所采用的潮流控制方程为垂向平均的连续方程和运动方程：
陈雪峰，桂萱王
（大连大学土木工程技术研究与开发中心，宁大连１６２）辽１６２
摘
要：Ｋ１ＭＩＥ２数值计算与分析软件是国际上比较成熟的Ｄ软件系列中关于水动力、ＨＩ波浪和泥沙输运等模
型进行潮流场、代表波要素的波浪场和泥沙输运的数值模拟工具，在国内至少有上百个成功的工程实际计算实
例．本文以作者正在进行的“ 长兴岛附近海域原油码头项目—— 泥沙冲於 ” 为工程背景，细介绍了该计算软详
件的计算方法，该数值计算软件的模拟结果与实际泥沙冲淤规律进行对比，者符合较好，明本文建立的将二说数值模型可以成功地预测长兴岛附近海域泥沙淤积的规律，为工程设计单位提供指导．
河、海域的一维、二维、三维等运动，波浪在各个方面的传播以及水流、波浪共同作用下泥沙的运动规律等进行了详细地分析和数值模拟 … ．大连大学土木工程技术研究与开发中于２００３年购置了ＭＩＥ２Ｋ１计算软件，该软件包括流体运动模块（ＬＩＯＥ）波浪传播模块（ＡＥＭＤ１以及泥沙运动模ＦＵＤＭＤＬ、ＷＶＯＥ）块（ＥＩＥＴＭＤＬ．ＳＤＭＮＯＥ）其中流体运动模块（Ｍ）Ｆ可以给出工程附近水域的流场质点的流速及流向，该模块还可以计算污染物质在水体的输移和扩散规律；波浪传播模块（ＶＤ１包括ＮＷ、Ｗ、ＭＳＷＡＥＭＯＥ）ＳＢＰＷ以及ＥＳ等，以计算波浪由外海向近海的传播变形，ＭＷ可风生成浪以及近海建筑物附近的波浪变形问

2024版(参考资料)MIKE21

运用MIKE21建立水资源模型，分析区域水资源供需平衡状况，为水资源合理配置提供依据。
水库调度与运行管理
通过MIKE21模拟水库调度过程，优化水库运行方案，提高水资源利用效率。
水资源保护规划
基于MIKE21的水质模拟功能，制定水资源保护规划，提出水环境治理和保护措施。
18
生态环境保护应用案例
2024/1/26
生态需水评估
利用MIKE21评估河流、湖泊等水域的生态需水量，保障生态系统健康运行。
水生态修复规划
结合MIKE21的模拟结果，制定水生态修复规划，提出生态补水、水生生物恢复等措施。
水环境容量核定
通过MIKE21计算水域的水环境容量，为污染物总量控制提供依据，促进水环境改善。
19
床沙质泥沙
床沙质泥沙的输运通过床面变形和推移质运动来描述。
泥沙浓度分布
模型能够模拟泥沙浓度在垂向上的分布，以及其对水流和河床的影响。
2024/1/26
9
水质模型
2024/1/26
对流扩散方程
01
MIKE21水质模型基于对流扩散方程描述污染物的输运过程。
源汇项处理
02
模型能够考虑点源和面源污染物的输入，以及污染物的衰减和
2024/1/26
监测模型的运行状态，及时处理运行过程中出现的问题和异常；
对模拟结果进行后处理和可视化展示，以便更好地分析和理解模拟结果。
15
04
CATALOGUE
MIKE21在水利工程中应用案例
2024/1/26
16
防洪减灾应用案例
1 2
洪水模拟与预测利用MIKE21进行洪水演进模拟，预测洪峰流量、水位和淹没范围，为防洪决策提供科学依据。

MIKE21教程

水动力模块中文手册—Flow Model（fm）2012-6-7 北京目录第一章模型介绍 (1)1.1 简介 (1)1.2 MIKE 21软件特点 (1)1.3 水动力模块原理 (2)1.3.1 控制方程 (2)1.3.2 数值解法 (3)第二章模型构建 (6)2.1 基础数据 (6)2.2 建模步骤 (7)第三章MESH文件生成 (8)3.1 MESH文件生成步骤 (8)3.2常用数据格式 (17)3.3局部加密 (18)3.4北京54坐标投影选择 (22)第四章模型文件 (23)4.1 基本参数设置 (23)4.1.1 模型范围（Domain） (23)4.1.2 时间设置(Time) (26)4.1.3 模块选择（Module selection） (27)4.2水动力模块（Hydrodynamic Module） (28)4.2.1 求解格式（Solution technique） (28)4.2.2 干湿边界(Flood and dry) (29)4.2.3 密度（Density） (31)4.2.4 涡粘系数（Eddy Viscosity） (31)4.2.5底摩擦力（Bed Resistance） (35)4.2.6 科氏力(Coriolis Force) (36)4.2.7风场(Wind Forcing) (36)注意: (37)4.2.8冰盖(Ice coverage) (39)4.2.9引潮势（Tidal Potential） (40)4.2.10降水-蒸发（Precipitation-Evaporation） (41)4.2.11波浪辐射应力(Wave Radiation) (42)4.2.12源(Sources) (43)4.2.13水工结构物（Structures） (45)4.2.14初始条件(Initial Conditions) (60)4.2.15边界条件(Boundary Conditions) (61)4.2.16温度/盐度模块(Temperature/Salinity Module) (67)4.2.17湍流模块(Turbulence Module) (67)4.2.18解耦(Decoupling) (67)4.2.19输出(Outputs) (68)第一章模型介绍1.1 简介MIKE 21是一个专业的工程软件包，用于模拟河流、湖泊、河口、海湾、海岸及海洋的水流、波浪、泥沙及环境。

Mike21FM和SMS软件在机荷高速桥梁工程防洪评价数值模拟中的应用

模型可识别的地形数据ꎬ 构建模型计算区域( 如图
交ꎬ 顺接惠盐高速ꎻ 终点位于宝安区的鹤州立交ꎬ
连接广深高速ꎬ 与深中通道顺接ꎬ 路线长约４２ｋｍꎻ
１所示) ꎬ 并通过网格将地形数据离散化求解ꎮ 本
型式通过九围河ꎬ 其中２座桥墩设置在河道行洪断
桥墩阻水作用ꎬ 在设计标准洪水下通过网格将地形
计算ꎮ
格ꎬ 并对桥梁部分拔高概化ꎬ 最后结合Ｍｉｋｅ２１ＦＭ对模型区域内进行洪水演进分析ꎮ 模拟计算桥梁后桥墩处设计
水位、壅水高度、流速及流态分布ꎮ 针对计算结果ꎬ 分析了桥墩处水位、流速流态等方面对河道行洪、河道排放
口设施等影响提供依据ꎮ
关键词: 防洪评价ꎻ 跨河桥梁ꎻ Ｍｉｋｅ２１ＦＭꎻ ＳＭＳ
通过模型分析计算工程前后水面线ꎬ 可以得出
桥墩的壅水高度及长度ꎮ 根据上述计算成果可知ꎬ
计算断面
１桥墩
＃
２桥墩
＃
阻水比
/％
壅水长度
２６２
２６６
/ｍ
２６
２１
水位变化 / ｍ
工程前
工程后
２８１４８
２８２０２
２８１３１
２８１３９
图６工程后１＃、２＃桥墩处水位与河岸关系三维图
件自带的ＭｉｋｅＡｎｉｍａｔｏｒＰｌｕｓ工具显示三维模拟效
[８] 刘智光ꎬ 吴飞. 桥墩组与水流方向夹角较大对河道水流影响的
堤顶、排水管涵及桥墩等位置关系ꎬ 为实际工程建
[９] 李江海. 桥梁防洪评价壅水计算方法浅析 [ Ｊ] . 山西水利ꎬ
变化、壅水高度及范围变化等特性ꎮ 根据Ｍｉｋｅ软

丹麦MIKE21模型概述及应用实例

ｓｍｕａｉｎｒｓｌｓｃｎｉｔｎｔｈｅａｔｌｃｎｉｉｎｓｂｓｃｌ．Ｍａｈｅａｉａｄｌｒｓａｃｓｆｓｉｌｔｅｕｔｏｓｓｅｔｗｉｈｔｃｕａｏｄｔｏａｉａｌｏｙｔｍｔｃｌｍｏｅｅｅｒｈｉａｔ
ｄｕｅｔｅｔｃｎｃｌｔｒｓｏｄＩｎａｃｓｔｅｖｒａｉｉｒａｌｎｔｗｉｈｉｅｔｏｆｆｔｒｃｈｅｈｉａｈｅｈｌ．ｔｅｈｎｅｈｅｓｔｌｔｇｅｔｙａｄｉｌｂｅｔｅｄｒｃｉｎｏｕｕｅｙｌ
ｉｇＳｄｍｎｏｎｓｙｏｏｍｎｃｔｎ，ｉｎｉ３０５，ＣｉａｎｅｉｅｔｆＭｉｉｒｆｍｕｉｉｓＴａｊ０４６ｈｎ）ｔＣａｏｎ
Ａｂｓｒｃｔａｔ：Ｔｐｐｒｂｉｆｙｎｒｄｕｅｈｆｃｉｎｎｐｌｃｔｏｏｔｈｅａｅｒｅｉｔｏｃｓｔｅｕｔｓａｄａｐｉａｉｎｓｆａｗｏ — ｄｉｅｉｎｌｌｗｌｏｍｎｓｏａｆｏ
ｐｏｃｏｉｎｉｐｒ，ｅｐｐｒｄｓｌｓｈｙｒｄｎｍｃｍｏｕｅｅｆｔＴｅｒｓｌｈｗｔａｔｅｒｅｔｆａｊｏｔｔａｅｉａｅｈｄｏｙａｉｄｌｆｃｓｈｅｕｔｓｏｔｈｊＴ概述及应用实例
许婷
（通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室，津交天
３０５）０４６
［要］简要介绍了平面二维水流数学模型ＭＩＥｌ的功能和应用情况，渤海湾大范围潮摘Ｋ２以流场数值模拟和天津港国际邮轮码头工程小范围港池潮流场模拟展示了该模型的模拟效果，结果表明，拟结果较好地反应了实际情况。数学模型具有研究经费低、度快、期短、存模速周不在比尺效应等优点，着计算机的发展，学模型和数值试验在科学研究和工程设计中的地位随数和作用不断提高，水动力数值模拟的全过程设计成软件包，将配合良好的前、处理工具，后降低技术门槛，其通用性大大加强，成为未来水动力数值模拟发展的方向。使将

MIKE-21-HD-FM水动力模型逐步练习实例教学文案

M I K E-21-H D-F M水动力模型逐步练习实例MIKE 21 HD FM水动力模型逐步培训教程目录1概述 (1)1.1工程背景 (1)1.2练习实例的目的 (1)2创建计算网格 (2)2.1创建网格前需要注意的问题 (2)2.2创建ØRESUND的计算网格 (3)2.2.1由原始的xyz数据生成mdf文件 (4)2.2.2三角边界的调整 (7)2.2.3模拟区域的三角划分 (8)3创建MIKE 21 FM水动力模型的输入条件 (13)3.1生成水位边界条件 (13)3.1.1把测量水位导入时间序列文件 (14)3.1.2创建边界条件 (19)3.2初始条件 (22)3.3风力作用 (22)4MIKE 21 FM模型搭建 (23)4.1FM模型 (23)4.2模型率定 (37)4.2.1实测水位 (37)4.2.2实测流速 (38)4.2.3模拟与实测结果比较 (39)概述本实例是连接丹麦和瑞典的跨海(Øresund)工程。

图 1.1 Sound (Øresund), 丹麦工程背景1994年，哥本哈根和马尔默(Malmö)开始了连接丹麦和瑞典隧道和桥梁的改造项目。

该项目执行了严格的环境要求，即隧道和桥梁项目对波罗的海的环境不产生任何影响。

这样的要求意味着桥梁和隧道设计的阻流作用小于0.5%，同理，溢流和排放的最大流量也要得到控制。

为了达到环境的要求和监理工程施工，建立了一个主要的监测程序。

整个监测程序包括40多个水文测站，收集水文、盐度、温度和流场数据。

另外还为ADCP的船载测站和CTD等固定站点进行了广泛的补充测量。

监测程序最初于1992年开始并一直持续到本世纪。

由于Øresund海域天然水文的多样性和多变性，连接工程的阻流作用只能通过数值模型来评价。

而且，Øresund的情况需要一个三维模型。

所以，利用DHI的三维模型，MIKE 3对Øresund整个海域进行模拟，并在其中设置嵌套模型，网格尺寸水平方向由连接工程附近的100米到Øresund 较远海域的900米，垂直方向网格尺寸是1米。

基于mike21的人工湖生态调水的水动力数值模拟

摘要：状工程的建设情况，确定了人工湖的常水位与洪水位。

根据湖泊形态及湖泊水体交换堤的方案布置，基于MIKE21对人工湖的生态调水进行数值模拟，结果表明：通过控制进出口的闸门启闭时间、加载风场、增加内循环可以改善湖区的水动力。

通过该研究可以为类似的人工湖运行调度提供一定的借鉴作用。

关键词：人工湖生态调水水动力1.数学模型1.1模型简介本次采用丹麦M I K E21水力学模型，计算了湖区在不同进出水口水量分配，不同循环组合模式及有风无风影响下的流场情况。

二维数学模型的工作方程为：式中：z、u、v为任意点的水位、x和y方向的流速分量；H、E为水深和涡动粘性系数；c、f为底摩阻系数及地球自转柯氏力系数；Wx、Wy为风应力分量；22yxuuu+=为流速分量的绝对值；1.2模型求解方法采用交替方向隐格式（A D I）求解二维浅水潮波方程，方程矩阵采用双消除法(Double Sweep)求解，该格式具有二阶精度。

对流扩散方程采用QU IC K S E T法进行离散，其差分格式为时间前差，空间中心差。

2.模型建立某人工湖建成后与水闸外的周边河网相对独立，因此湖区水位可实现人为控制。

为保证湖水相对河网只出不进，其正常水位应高于河网水位，高出程度由人们对湖区的观赏性要求确定，需要综合湖面大小、排涝条件、景观设计、周边开发模式等综合因素确定。

经确定，人工湖湖区正常水位为3.5m；运行水位为3.2m时，可以通过出水口向周边河道排水；设计高水位为3.6m，设计高水位湖区库容为285万m3。

（1）计算网格划分。

本次采用10m（△x=△y=10m）矩形网格对湖区地形进行划分。

（2）边界条件。

初始条件：湖面高程（3.1m、平均水深约3.0m）、初始计算浓度；边界条件：引水量按3万t/d，保持进出水量平衡。

3.数值模拟结果验证采用M I K E21水力学模型，结合本次拟定的3个生态水循环布置方案，模拟人工湖湖区流场及流速分布。

单突堤堤后波高分布的MIKE 21数值模拟研究

行波以及海啸的产生和传播等。在ＭＩＫＥ２１Ｂｗ模块中有经典的Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程和改进的Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程两种模式可供选择。经典
麦水力研究所（ＤＨＩＷａｔｅｒ＆Ｅｎｖｉｒｏｌｎｎｅｎｔ）研发ＭＩＫＥ２１软件之ＳＷ￣ＷＢＷ两个模块都可以模拟波浪的绕射，为了验证两个模块在模拟港口堤后波浪绕射现象的差异，本文设计了两个简单模型来进行计算结果比较。
１数值模型介绍及其建立
ＭＩＫＥ２１采用标准的二维模拟技术为设计者提供独特灵活的仿真模拟环境，该软件包含的模型主要有：二维水
动力模型，水质运移模型，对流扩散模型，波浪模型，泥沙运移模型，富营养模型等。这里主要就２００９版ＳＷ模块￥￣ＩＢＷ模块进行介绍。
７９
１．１ＭＩＫＥ２１ＳＷ模块ＳＷ模块＿２１中考虑了波浪的折射、反射、部分绕射、浅水变形、底摩阻损耗、白浪损耗、水深引起的波浪破碎、
波波非线性作用等因素对波浪传播过程的影响，可以用来进行大范围的波浪场计算，也可以用来模拟风浪的生成。ＳＷ模型是基于波作用守恒方程，采用波作用密度谱 Ⅳ （盯，口）来描述波浪。波作用密度与波能谱密度（，）的关系为： Ⅳ（，）＝Ｅ（，）／（Ｉ）式中。为相对频率，０为波向，均为模型的自变量。Ｉ．２ＭＩＫＥ２１ＢＷ模块ＭＩＫＥ２１ＢＷ模块【２】【３是根据解时域的Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程所建立的，包含了频率耗散项和非线性项，能够把频率色散项引入动量方程中。ＭＩＫＥ２１ＢＷ模块能够模拟近岸波