MIKE11 NAM模型介绍
Mike11 NAM模型介绍
汛期开始时延迟地下水补充的发生 一般取值范围: 0.0 - 0.7
CKBF 基流计算的时间常数 决定基流过程线的形状 一般取值范围: 500 - 5000 hr
模型率定
参数
Umax Lmax CQOF CK12 CKBF
MIKE 11 - NAM
目标：总水量平衡、径流过程线形状相似
描述
地表储水层最大含水量 土壤层/根区最大含水量 坡面流系数 坡面流和壤中制总水 量平衡 坡面流、入渗、蒸散发和基流。控制总水量 平衡 坡面流量和入渗量 坡面流和壤中流演算。控制地表径流形状 地下水补给演算。控制基流形状
取值范围
10－25 mm 50－250mm, Umax ≈ 0.1Lmax 0－ 1 3－48 hr 500－5000 hr
计算的日志（记录了计算过程发生的warning和error）
RR文件 sim11文件 自动率定文件 记录计算开始时间和计算结束时间
Thank you
Your’s sincerely Harry Cai
© DHI
取值范围
500 －1000 hr 0－1 0－1 0－1
2. 进一步的参数调整（重复进行）:
建议率定步骤:
• 确定某个参数值变化是否改进率定； • 一次只调整一个参数值； • 第一次尝试时数值改变幅度要大些
需3－5年长序列的水文、气象观测资料用于NAM率定
自动率定
参数自动率定
总体水量平衡 总体均方根误差 高流量均方根误差 低流量均方根误差 计算次数 排除的初始天数
对120 km2的TEST河流域进行降雨径流计算。建模所需时间序列文件包括： 雨量站的降雨数据、蒸发站的蒸发数据、水文站实测流量数据。
模拟时段：1996/8/11 8:00至1996/8/22 8:00。
1_MIKE11培训教材_RR_HD_SO
初始值 150 0.55 0.40 24 2,400
变化范围 100 - 200 0.1 - 0.9 0.0 - 0.8 6 - 48 500 - 10,000
查看结果统计文件 RRSTAT.TXT 文件，参考 NAM 计算公式来解释参数改变对模拟结 果的影响。主要是对下列水文特性的影响： （1） 水量平衡 - 对比实测与模拟年径流总量 - 降雨、蒸发和径流 - 过程线组成部分（坡面流 OF、壤中流 IF 和基流 BF） （2） 最小流量 （3） 最大流量 （4） 实测与模拟流量过程线的拟合 3）自动率定 设置自动率定的目标为总水量平衡。注意自动率定后参数值的变化以及率定精度的改 善情况。
Lmax CQOF CKIF TOF TIF TG CK12 CKBF
50－250mm， Lmax ≈ 0.1*Umax 0－ 1 500 －1000 hr 0－1 0－1 0－1 3－48 hr 500－5000 hr
在模型率定过程中，通常需要考虑下列几项： 1. 平均模拟径流量与实测径流量吻合（总水量平衡） 2. 过程线的形状吻合 3. 流量峰值吻合（主要是时间、流量大小以及水量的吻合） 4. 低流量吻合 在率定过程中以上四项都要考虑。如果它们是同等重要的，那么就需要想办法均衡它 们。如果某一项相对更重要，那么这一项需优先考虑。 NAM 带有一个自动率定程序，它可以自动率定此 9 个最重要的模型参数。自动率定工 具基于使四个不同率定目标达到最佳，这四项是总水量平衡、过程线总体形状、高流量和低 流量。对于有 9 个率定参数的模型率定，最大模型迭代次数通常在 1,000-2,000 次就可以保 证一个有效的率定，率定过程通常可以在 30-60 CPU 秒内完成。 NAM 是概念性、集总型模型，所有参数都有一定的物理含义，但由于参数值反映的是 各子流域的平均条件，无法通过实测获得，因此必须进行率定。NAM 的率定通常需要 3－5 年长序列的水文、气象观测资料。
mike11建模方法及模拟应用
mike11建模方法及模拟应用Mike11是一种常用的水文模型建模方法，用于模拟水文过程和应用。
该方法的应用范围广泛，可用于河流、湖泊、水库等水体系统的模拟与预测，对水资源管理、洪水预警、水环境保护等领域有着重要的作用。
Mike11模型是由丹麦水研究院（DHI）开发的，它基于有限元数值方法，通过离散化水体系统并建立数学模型，模拟水流的运动和相应的水文过程。
该模型的核心是对流体运动方程和质量守恒方程进行求解，以揭示水流的特性和变化规律。
Mike11模型在建模过程中，需要根据实际情况选择适当的模型元素。
模型元素包括河道、湖泊等水体的几何形状、边界条件、初始条件等。
通过输入相应的数据，如流量、水位、降雨等，模型可以模拟出水体的流动情况，并给出相应的结果。
Mike11模型的建模过程主要包括以下几个步骤：1. 数据预处理：收集和整理与水文过程相关的数据，如水位、流量、降雨等，以及水体的几何形状数据。
2. 模型网格划分：将水体划分为一系列的网格单元，以离散化水体系统。
网格的划分需要根据实际情况进行，以保证模型的精度和效率。
3. 边界条件设置：根据实际情况设置模型的边界条件，如入流边界条件、出流边界条件等。
边界条件的设置对模型结果的准确性有着重要的影响。
4. 模型参数设定：根据实际情况设置模型的各项参数，如摩擦系数、流速、水体的初始状态等。
模型参数的设定需要根据实际观测数据和经验进行。
5. 模型求解：利用数值计算方法求解模型的运动方程和质量守恒方程，得到水体的流动情况和水文过程的模拟结果。
6. 结果分析与验证：对模拟结果进行分析和验证，与实际观测数据进行比较，评估模型的准确性和可靠性。
如果模拟结果与实际情况相符合，说明模型建立的合理，可以用于进一步的水文预测和应用。
Mike11模型的应用十分广泛。
例如，在水资源管理领域，可以利用该模型对水库的蓄水过程进行模拟和预测，为水库调度提供科学依据。
在洪水预警方面，可以利用该模型对河道的水位和流量进行模拟，及时预警和减轻洪水灾害的影响。
DHIMIKE介绍
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。
MIKEMIKE11基本原理
性能优化方法
分布式计算
利用分布式计算技术，将 计算任务分散到多个节点 上并行处理，从而提高整 体计算性能。
算法优化
针对特定应用场景，对算 法进行优化和改进，减少 计算复杂度和资源消耗。
数据压缩
采用数据压缩技术，减少 数据传输和存储的开销， 提高系统性能。
扩展性解决方案
模块化设计
采用模块化设计思想，将系统拆分为多个独立的 功能模块，便于扩展和维护。
和可扩展性。
共识算法的可插拔设计
03
支持多种共识算法，可根据不同场景和需求灵活选择和配置。
智能合约
基于Solidity的智能合约开发
提供一套完整的智能合约开发框架和工具，支持复杂的业务逻辑实现。
智能合约的部署和调用
通过MIKEMIKE11平台可以轻松部署和调用智能合约，实现自动化、可E11能 够同时处理多个任务，充分利用系统 资源，提高了计算速度。
区块链技术原理
区块链数据结构
MIKEMIKE11采用区块链数据结 构，确保了数据的安全性和不可
篡改性。
共识机制
通过共识机制，MIKEMIKE11实现 了分布式节点之间的一致性和协同 工作，保证了系统的稳定性和可靠 性。
金融衍生品定价
应用MIKEMIKE11解决 复杂的金融衍生品定价 问题，如期权、期货等， 为金融机构提供准确的 定价参考。
供应链管理应用案例
需求预测与计划
利用MIKEMIKE11对历史销售数据进行分析，预测未来市场需求， 并据此制定合理的生产和采购计划。
库存优化与控制
通过MIKEMIKE11建立库存模型，实现库存水平的实时监控和优化 调整，降低库存成本，提高资金周转率。
智能合约的安全性和可审计性
《mike11运行报告》课件
水位数据起始于 2012年9月25日 08:00:00，结束于 2013年9月25日 08:00:00，时间间 隔为1天，共366 个数据。
《mike11运行报告》
对于有同样时间轴的数据，即使是不同数据类型（如水位、流量、 浓度）也都可以放在同一个时间序列文件中。
max dx 相邻计算水位 点之间最大距离
根据断面数据库确定的计算水位点 模型自动内插断面处计算水位点 计算流量点
《mike11运行报告》
计算网格点分布遵循以下规则：
·河段上下游端点为计算水位点 ·支流入流点为计算水位点 ·实测断面资料点为计算水位点 ·模型根据maxdx值自动插入计算水位点 ·水工建筑物为计算流量点 ·两个水位点之间只存在一个计算流量点
2 个国家的标准工具。以河流作为起点， 可以使用MIKE 11设计、管理和运行河流 系统。使用MIKE 11可以轻松将你的分析 扩大至泥沙输运和水质。
《mike11运行报告》
应用领域：
3
《mike11运行报告》
模型理论背景
任何有关非稳态流动的数学模拟程序都基于以 下三个要素: • 反映有关物理定律的微分方程组 • 对微分方程组进行线性化的有限差分格式 • 求解线性方程组的算法 模型基于以下几个假定:
周总结
水环境模型软件Mike11
《mike11运行报告》
主讲人：刘馥苏
目录
Mike软件简介 模型理论背景
模型结构 模型各个界面操作介绍
后期计划
《mike11运行报告》
Mike软件简介
MIKE 11是动态模拟河流和水道水力 的世界级标准，具有无限的河流模拟能 力。MIKE 11为河流水动力和环境模拟提 供功能强大的和最全面的方法。它经过 世界上成百上千次应用验证并已成为多
MIKE11培训[1]
![MIKE11培训[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/0a4200a50875f46527d3240c844769eae109a370.png)
主要功能及应用领域
水动力模拟
提供一维水动力模拟功能，可 模拟河流、明渠、管道等水体
的水流情况。
水质模拟
支持多种水质指标的模拟，包 括溶解氧、营养盐、有机物等 ，可应用于水环境评估和污染 治理。
泥沙输运
模拟河流中的泥沙输运过程， 包括悬移质和推移质的运动及 河床演变。
洪水预报
结合气象数据和实时水文观测 资料，提供洪水预报和预警功
熟悉MIKE11软件中的数据可 视化功能，包括图形显示、动 画演示、结果输出等，能够灵 活运用这些功能展示模拟结果 。
学习如何优化数据可视化效果 ，提高图表的美观度和易读性 ；了解如何运用色彩、布局、 标注等元素提升可视化效果。
了解常用的数据可视化工具和 插件，如Excel、Tableau、 PowerBI等，能够与MIKE11 软件相结合，实现更丰富的数 据可视化效果。
掌握在MIKE11中编写批处理脚本的方法，能够 自动化处理模型数据、运行模拟等任务。
批处理脚本与模型集成
了解如何将批处理脚本与MIKE11模型集成，实 现自动化建模和模拟。
数据可视化优化方法
数据可视化基础
MIKE11数据可视化功能
可视化优化技巧
可视化工具与插件
了解数据可视化的基本概念、 原则和常用图表类型，能够根 据需求选择合适的可视化方式 。
MIKE11培训
contents
目录
• MIKE11软件简介 • MIKE11安装与配置 • MIKE11基础操作入门 • 水动力模型构建与应用 • 水质模型构建与应用 • 泥沙输运模型构建与应用 • MIKE11高级功能拓展 • MIKE11在实际项目中的应用
01
MIKE11软件简介
软件背景与发展历程
MIKE11介绍
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
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培训资料解读
周一 早上 软件安装；DHI 简介；MIKE 11 总体介绍; 理论背景
下午
周二 上午 下午 周三 上午 下午 周四 上午 下午 周五 上午 下午
模块结构；简单例子； MIKE 11 模拟文件
MIKE 11 河网文件 MIKE 11 断面文件; MIKE 11 边界文件 时间序列编辑器; HD 参数文件; MIKE VIEW NAM 模型 SO AD 参数文件; WQ 参数文件 WQ 参数文件；Ecolab 练习；讨论
• GIS 界面 (ArcView)
MIKE 11
洪水预报模块
•水位 •流量 •淹水
实时校正
Flood Mapping facilities applying MIKE 11 GIS
+
MIKE11 River Model
24.00 22.00 20.00 18.00 16.00 5/1 10/1 15/1 20/1 25/1
• 泥沙输运模拟 • 粘性泥沙 • 非粘性泥沙 • 泥沙负荷 • 河床演变
MIKE 11
一维河渠模拟软件系统
数学方程
任何有关非稳态流动的数学模拟程序都 基于以下三个要素: • 反映有关物理定律的微分方程组 • 对微分方程组进行线性化的有限差分格 式 • 求解线性方程组的算法
微分方程: St. Venant 方程
+
Digital Elevation Model
=
Flood Map
MIKE 11
MIKE 11
对流扩散模块
•对流输运 •扩散输运
T = QC
T = -D C x
•一级衰减率
• 粘性泥沙 单层/多层
MIKE 11
MIKE11-NAM
for U E p for U EP
L Lmax
MIKE 11 - NAM
初始条件
需要给定的初始条件:
• • 地表和根区储水层的初始含水量 坡面流和壤中流的初始条件
•
初始地下水埋深
计算前半年-1年的结果受初始条件影响较大
初始条件
地表储水层初始土壤含水量比例
根区储水层初始土壤含水量比例 坡面流初始值 壤中流初始值
汛期开始时延迟地下水补充的发生 一般取值范围: 0.0 - 0.7
CKBF 基流计算的时间常数
决定基流过程线的形状 一般取值范围: 500 - 5000 hr
MIKE 11 - NAM
模型率定
目标：总水量平衡、径流过程线形状相似
参数
Umax Lmax CQOF CK12 CKBF
描述
地表储水层最大含水量 土壤层/根区最大含水量 坡面流系数 坡面流和壤中流时间常量 基流时间常量
对120 km2的TEST河流域进行降雨径流计算。建模所需时间序列文件包括： 雨量站的降雨数据、蒸发站的蒸发数据、水文站实测流量数据。
模拟时段：1996/8/11 8:00至1996/8/22 8:00。
计算时间步长：1小时。 保存时间步长：1小时。
结果文件夹（存放res11，Add.res11） 结果图(存放结果dfs0，plc) 时间序列文件 统计结果的文本文件
L
GWL
CKBF
BF BaseFlow
Depth
GWLBFo
RR文件 sim11文件
导入RR文件
插入流域
生成率定图
MIKE 11 - NAM
积雪储水层
可选项: 如果加入融雪，则需 要温度数据
MIKE11培训 ppt
地表径流、地下水位、土壤含水率等
MIKE 11 - NAM
半分布式流域模型
MMikIeKE111河1 河网网 支流入支流流入流
旁旁侧侧入入流流
模型结构
MIKE 11 - NAM
SOIL MOISTURE PROFILE Owp Ofc Osat
Root
L
Zone
GWL
需3－5年长序列的水文、气象观测资料用于NAM率定
MIKE 11 - HD
MIKE 11 HD
MIKE 11 - HD
MIKE 11 HD功能
•水工建筑物
•堰 •涵洞 •桥梁 •泵 •水闸 •控制建筑物 •溃坝
•洪水预报
• GIS 界面 (ArcGIS)
基本方程
MIKE 11 - HD
圣维南方程
GWPump
CKBF
BF BaseFlow
GWLBFo
积雪储水层 MIKE 11 - NAM
可选项: 如果加入融雪，则需要 温度数据
融雪量Qmelt ＝
Csnow(T T0 ) 0
for T T0 for T T0
融雪径流PS＝
Q0 melt
for WR CwrSsnow for WR CwrSsnow
40,000
max Δx = 5,000 m max Δx = 3,000 m max Δx > 8,000 m
根据断面数据库确定的计算水位点 根据max Δx自动插入的计算水位点 计算流量点
MIKE 11 - HD
计算网格点下游端点为计算水位点 ➢ 支流入流点为计算水位点 ➢ 实测断面资料点为计算水位点 ➢ 模型根据maxΔx值自动插入的计算水位点 ➢ 水工建筑物点为计算流量点 ➢ 两个水位点之间只存在一个计算流量点
MIKERR-NAM模型
1NAM模型简介NAM模型主要基于水文循环的物理结构，同时又结合了一些经验、半经验公式。
作为一个集总式模型，NAM各个参数及变量只是流域的平均值，模型的参数和变量初始值可以根据流域的自然特征初定，然后利用历史水文资料进行率定。
NAM将水循环中的土壤状态用数学语言描述成一系列简化的量的形式，分4层蓄水体进行流域产汇流模拟计算，4层蓄水体分别为融雪蓄水层(Snow Storage)、地表蓄水层(Surface storage).浅层蓄水层(Lower zone storage)、地下蓄水层(Ground Water Storage)，它表示了陆面的水文循环过程，以及其中不同的土壤状态和水分在4种蓄水层中的运动途径。
2模型结构2.1产流模型产流模块通常分三层进行计算，第一层为地表储水层，主要提供蒸散发及向浅层和地下蓄水层的下渗，其最大含水量为Umax。
当地表储水层达到最大蓄水容量后，会有净雨Pn出现，一部分直接以地表径流形式汇入河道，另一部分下渗到达根区储水层，也就是第二层。
壤中流QIF(Interflow)产生于地表蓄水层。
根区储水层，也就是浅层储水层，其最大蓄水容量Lmax表示提供植物蒸散发所需水分的根系层土壤所能达到的最大含水量，可由野外观测数据初定其取值范围，也可以由流域特性、参数分布规律确定初值，然后通过多年总水量平衡试错率定。
上层入渗水量到达此区后会增加根系调蓄区的含水量，剩下的继续下渗到达第三层，也就是地下水储水层。
地下水储水层，生成基流并通过毛管作用与浅层蓄水层进行水份交换。
2.2汇流模型地表径流和壤中流的出流均可用单一的线性水库来模拟，其出流时间分别为1CK 和2CK 。
三种径流成分（地表径流、壤中流及基流）计算完成后，分别进行线性水库汇流计算，叠加至流域出口断面，即为计算总径流量。
2.3 蒸散发模型蒸散发计算采用两层模型。
El 表示地表蓄水层蒸发量，当地表蓄水层蓄水量U 大于蒸散发能力EP 时，以蒸散发能力EP 蒸发。
内陆水软件系列介绍之MIKE11
内陆水软件系列介绍之MIKE11内陆水软件系列介绍之 MIKE11MIKE11是动态模拟河流和水道水力的世界级标准，具有无限的河流模拟能力。
以河流作为起点，可以使用MIKE 11设计、管理和运行河流系统。
使用MIKE 11可以轻松将你的分析扩大至泥沙输运和水质。
MIKE MIKE 11是动态模拟河流和水道水力的世界级标准，具有无限的河流模拟能力。
以河流作为起点，可以使用MIKE 11设计、管理和运行河流系统。
使用MIKE 11可以轻松将你的分析扩大至泥沙输运和水质。
MIKE 11为河流水动力和环境模拟提供功能强大的和最全面的方法。
MIKE 11已经被美国联邦应急管理局（FEMA）拟准应用“全国洪水保险计划”相关的项目中。
它经过世界上成百上千次应用验证并已成为多个国家的标准工具。
MIKE 11的特点扩充性 --- 多种模块选择，可用于各种类型的河流模拟。
有效性---计算模块含一些自动率定、灵敏度分析和不确定性分析功能。
多种价位 --- 各种模块设计可满足不同用户的应用需求。
界面友好 --- 结构、流程合理，易于学习、使用及结果演示。
数据表现 --- 提供有效演示工具及多种结果表现形式MIKE 11主要应用河流和湿地的生态及水质评价洪水风险分析和洪泛图绘制分洪道，水工建筑物和调蓄池的设计桥梁的水力设计洪泛区侵蚀分析排水和灌溉研究河流和水库优化运作溃坝分析实时洪水预报泥沙输运及河床演变研究地下水和地表水综合分析（与MIKE SHE结合）MIKE 11的主要功能MIKE11中各模块的主要功能如下：HD水动力模块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）SO结构物操作模块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。
mike11在防洪评价中的应用
mike11在防洪评价中的应用
Mike11是一种流域水文模型，主要用于进行洪水预测和评价。
在防洪评价中，可以使用Mike11来模拟和分析洪水的发生和
传播情况，从而评估洪水对河流和地区的影响。
具体应用包括：
1. 洪水预测：通过在Mike11中输入相关的水文和气象数据，
可以进行洪水的实时预测，包括洪峰流量、洪水演进速度等。
2. 洪水风险评估：通过模拟不同水文条件下的洪水扩展范围和深度等参数，可以评估洪水对河流沿岸地区的风险，并提出相应的防洪对策。
3. 洪水防治规划：通过模拟不同防洪措施的效果，比如河道加宽、建设堤坝等，可以评估它们对洪水灾害的减轻程度，并制定合理的防洪规划。
4. 洪水预警系统：将Mike11与洪水监测数据和气象预报数据
相结合，可以搭建一个洪水预警系统，及时预警并采取相应的防洪措施。
总之，Mike11在防洪评价中的应用，可以通过模拟和分析洪
水的发生和传播情况，评估洪水对河流和地区的影响，从而为洪水防治工作提供科学依据。
MIKE11培训 ppt
NAM
MIKE 11 - NAM
MIKE 11 - NAM
模型简介
• NAM = 降雨-径流模型 (丹麦语) • 简单、定量描述了陆相水文循环 • 确定性的、概念性的、集总式模型 • 连续计算4个不同且相互作用储水层的含水量 • 有限的数据输入:
(HD 参数文件) (缺省: M = 30)
MIKE 11 - HD
时间序列文件编辑器
*.dfs0
MIKE 11 - HD
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。
定义
Overflow 越流闸（纵视图）:
MIKE 11 - SO
闸门操作
闸底高程（Sill level）
闸门启闭范围 闸门高程 (Gate level)
定义
Overflow 越流闸（前视图）:
MIKE 11 - SO
闸底高程（Sill level）
闸宽
闸门高程 (Gate level)
MIKE 11 - SO
ECOLab
什么是ECO Lab?
ECOLab
• 用于生态模拟的开放式过程模块
• 提供耦合常微分方程组求解器，并与DHI的水动力模型集 成
• 基于ECOLab模板的过程描述
• 可修改或开发物理、化学、生物反应方程，作为新的 ECOLab模板
1_MIKE11培训教材_RR_HD_SO
初始值 150 0.55 0.40 24 2,400
变化范围 100 - 200 0.1 - 0.9 0.0 - 0.8 6 - 48 500 - 10,000
查看结果统计文件 RRSTAT.TXT 文件，参考 NAM 计算公式来解释参数改变对模拟结 果的影响。主要是对下列水文特性的影响： （1） 水量平衡 - 对比实测与模拟年径流总量 - 降雨、蒸发和径流 - 过程线组成部分（坡面流 OF、壤中流 IF 和基流 BF） （2） 最小流量 （3） 最大流量 （4） 实测与模拟流量过程线的拟合 3）自动率定 设置自动率定的目标为总水量平衡。注意自动率定后参数值的变化以及率定精度的改 善情况。
初始条件：
U/Umax L/Lmax 坡面流（m3 /s ） 壤中流（m3 /s ） 基流（m3 /s ） 0.5 0.3 0 0 0
2）灵敏度分析 分析下列参数的量值改变对模拟结果所产生的影响。
DHI 中国
7
序号. 1 2 3 4 5
参数 Lmax (mm) CQOF TOF CK12 (hr) CKBF
Lmax CQOF CKIF TOF TIF TG CK12 CKBF
50－250mm， Lmax ≈ 0.1*Umax 0－ 1 500 －1000 hr 0－1 0－1 0－1 3－48 hr 500－5000 hr
在模型率定过程中，通常需要考虑下列几项： 1. 平均模拟径流量与实测径流量吻合（总水量平衡） 2. 过程线的形状吻合 3. 流量峰值吻合（主要是时间、流量大小以及水量的吻合） 4. 低流量吻合 在率定过程中以上四项都要考虑。如果它们是同等重要的，那么就需要想办法均衡它 们。如果某一项相对更重要，那么这一项需优先考虑。 NAM 带有一个自动率定程序，它可以自动率定此 9 个最重要的模型参数。自动率定工 具基于使四个不同率定目标达到最佳，这四项是总水量平衡、过程线总体形状、高流量和低 流量。对于有 9 个率定参数的模型率定，最大模型迭代次数通常在 1,000-2,000 次就可以保 证一个有效的率定，率定过程通常可以在 30-60 CPU 秒内完成。 NAM 是概念性、集总型模型，所有参数都有一定的物理含义，但由于参数值反映的是 各子流域的平均条件，无法通过实测获得，因此必须进行率定。NAM 的率定通常需要 3－5 年长序列的水文、气象观测资料。
mike 模型
Mike 11 模型系统
国外目前已有多种商业化的一维非恒定流洪水演进模型，广 泛应用于工程实际，其中之一是国际知名水力软件公司丹麦水力 研究所（DHI）研制的一维河渠模拟程序包（Mike11）。 该模型具有河流水网水力学、流域降雨径流模拟（NAM）、 泥沙输运和水质分析等多种功能模块，并可与 DHI 其他分析模型 交互运用；图形用户界面友好、与 Mike-GIS 地理信息系统的联 合运用，提供了自成体系的应用环境。 Mike 11 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。该软件包商业化程度较高，并被广泛应用于工程 实际之中。该模型在全世界数千个项目中得到应用和检验，被多 个国家（如澳大利亚、孟加拉国、英国等）列为国家标准，并得 到美国联邦紧急灾害管理署（FEMA）的认证，作为一个通用的河 流软件在美国数条河流上应用。Mike 11 在中国南方多条河流上 也得到应用，如长江中游的洪水预报等。
• 1.3.2 模型验证 • 用2003年资料验证模型。图5～6 为C1和C2子流域的验证结果。 验证与率定的拟合程度一致，表明所选用的RR 模型参数值是可 靠的。
2、水动力模型建立
• 2.1 水动力模型的数据文件
• Mike 11 水动力模型主要包括数据文件有：河网文件（.nwk11）、 断面数据（.xns11）、边界条件（.bnd11）、模型参数文件 （.hd11）。 • 水动力模型所搜集的断面资料为汉江1985 年河床地形资料，共有 91 个断面数据，其中汉 江干流有83 个断面，唐河2 个断面，白 河3 个断面，南河3 个断面。 • 1987年和2003年有11个水文站点水位和流量的实测数据供水动力 模型的率定和验证(表3)，率定验证的数据越多，模型就越可靠。 • 河网文件包含汉江（从黄家岗至汉口的615km 河段）及唐河（从 郭滩站开始）、白河（从新店铺站开始）和南河（从开峰峪站开 始）等三条支流，见图7。
1--MIKE 11简介
Untitled
长
江
北 支 南
3500000 3480000
支 太
3460000
湖
3440000 3420000 3400000 3380000 3360000 3340000 3320000 3300000 100000
MIKE 11: DHIC 项目经验
湖北汉江流域水环境规划 – 水质保护与管理战略评估 , 2006, 世界银行
Modules applied: • NAM • HD
• SO
• LOAD • AD • ECOLab
MIKE 11: DHIC 项目经验
天津城市洪水管理系统, 2007, 天津市水务局
MIKE 3 三维模型
MIKE BASIN
WEST
MIKE 3
MIKE 11总体介绍
MIKE 11：模型结构
研究1D水动力、水质、洪水预报、溃坝等方面的专业水利软件 降 雨 径 流 NAM
数据形式 • 断 面、糙 率
水 动 力 HD
•时间序列文件
洪 水 预 报 FF
对 流 扩 散 AD
泥 沙 输 运 ST
w
Ye
Heze Zaozhuang
#
Linyi
#
Y #
Zhengzhou
#
Yellow Sea
Lianyungang
• SO • AD
Jia lu
Xuchang
#
Shangqiu Huaibei
#
#
Xuzhou
Pingdingshan
#
Sh a
#
MIKE11NAM模型练习
MIKE11NAM模型练习NAM练习2_灵敏性分析根据160km2 Liver河流域的NAM模拟，采⽤灵敏性分析对NAM模型的稳定性进⾏评估。
研究下列参数的改变所产⽣的影响。
（1）⽔量平衡-对⽐实测与模拟年径流总量-降⾬、蒸发和径流-过程线组成部分（坡⾯流OF、壤中流IF和基流BF）（2）最⼩流量（3）最⼤流量（4）实测与模拟流量过程线的拟合根据NAM⽅程式来解释参数改变的结果。
输⼊数据数据库：LIVER时间序列：MEAN RAIN 流域降⾬量EVAP 潜在蒸发量QOBS 实测径流量REFERENCE 使⽤初始参数值得到的NAM模拟结果初始参数值：NAM练习3---- 率定1．简介为了配合坦桑尼亚的总体⽔规划研究，选择了两个流域进⾏详细⽔⽂模拟研究，以获得对该区域的⽔⽂条件更为详实的了解。
两个流域的结果将被扩展到较⼤的区域。
因此，要尽可能地根据⾃然状况来解释模拟结果。
2．任务（a）在Kiwira流域和 Lt.Ruaha流域上对NAM模型进⾏率定（b）给出模型模拟的⾃然上的解释●根据现有的流域特征信息（地形、植被、⼟壤和地质条件等）来评估模型参数。
●对⽐两个流域的模型参数。
试着交换参数，⽽后讨论交换参数后产⽣的模拟结果。
（c）解释有关下列各项的流域⽔⽂条件：●地下⽔/地表⽔●Ea/Ep、灌溉需求●季节性变化●⾬季与旱季之间的变化3．流域描述下列流域描述摘⾃：“Iringa,Ruvuma,Mbeya地区的总体⽔规划。
由来⾃丹麦国际发展局（DANIDA）和DHI合作完成。
”图1 给出了Kiwira流域和 Lt.Ruaha流域的位置。
图1 流域位置3．1 Kiwira流域在Kiwira村的1RC5A流量站的Kiwira流域位于Mbeya地区的Rungwe区。
流域⾯积为220km2。
图2是流域图。
1RC5A 站，位于Kiwira村的Kiwira流域▼⽔⽂测站（⼈⼯观测和电缆线）流域⾯积 220 km2--- 1600 等⾬量线⼟壤类型砂壤⼟○⾬量站⽫⾼程范围 1360-3000m □ A类蒸发平均潜在蒸散发 1500mm平均流量 5.5m3/s图2 Kiwira 流域图地质Rungwe地区是⼀个多⼭的⽕⼭区，位于名为-Rungwe⽕⼭岩地貌区。
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汛期开始时延迟地下水补充的发生 一般取值范围: 0.0 - 0.7
CKBF 基流计算的时间常数 决定基流过程线的形状 一般取值范围: 500 - 5000 hr
模型率定
参数
Umax Lmax CQOF CK12 CKBF
MIKE 11 - NAM
目标：总水量平衡、径流过程线形状相似
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ描述
地表储水层最大含水量 土壤层/根区最大含水量 坡面流系数 坡面流和壤中流时间常量 基流时间常量
地下水补充 基流
MIKE 11 - NAM
地下水储水层
G CAFlux GWPump BFu GWL CKBF BF
地下水储水层
GWLBFo
BaseFlow
毛细管流
产生地下水的根区土壤含水量阈值
基流汇流时间常数
MIKE 11 - NAM
蒸散发计算
蒸发量
EP E U Ea
Ea ( E P U )
• 主要结果:
地表径流、地下水位、土壤含水率等
MIKE 11 - NAM
半分布式流域模型
Mike 11 河网 MIKE 11 河网 旁侧入流 旁侧入流
支流入流 支流入流
模型结构
SOIL MOISTURE PROFILE Owp Ofc Osat SNOW
SNOW STORAGE
MIKE 11 - NAM
建议率定步骤:
1. 最初调整: Lmax 和 Umax ：平衡水量 CQOF 和 CK12 ：调整流量峰值 CKBF ：调整基流
模型率定
参数
CKIF TOF TIF TG
MIKE 11 - NAM
描述
壤中流排水常数 坡面流临界值 壤中流临界值 地下水补给临界值
影响
控制峰值壤中流产生的大小和相位 汛期开始时延迟地表径流的形成 汛期开始时延迟壤中流的形成 汛期开始时延迟地下水补充的发生
for U E p for U EP
L Lmax
MIKE 11 - NAM
初始条件
需要给定的初始条件:
• 地表和根区储水层的初始含水量 • 坡面流和壤中流的初始条件
• 初始地下水埋深
计算前半年-1年的结果受初始条件影响较大
初始条件
地表储水层初始土壤含水量比例
根区储水层初始土壤含水量比例 坡面流初始值 壤中流初始值
影响
坡面流、入渗、蒸散发和壤中流。控制总水 量平衡 坡面流、入渗、蒸散发和基流。控制总水量 平衡 坡面流量和入渗量 坡面流和壤中流演算。控制地表径流形状 地下水补给演算。控制基流形状
取值范围
10－25 mm 50－250mm, Umax ≈ 0.1Lmax 0－ 1 3－48 hr 500－5000 hr
Ps
地表储水层
Qmelt 0
for WR Cwr Ssnow for WR Cwr Ssnow
Csnow : 融雪系数，mm/c/day
Ssnow : 储雪量；Cwr：积雪持水系数 WR : 积雪含水量
Ps = 0 Ps = f (Qmelt)
, Temp < T0 , Temp > T0
L
GWL
CKBF
BF BaseFlow
Depth
GWLBFo
RR文件 sim11文件
导入RR文件
插入流域
生成率定图
MIKE 11 - NAM
积雪储水层
可选项: 如果加入融雪，则需要 温度数据
Csnow(T T0 ) 融雪量Qmelt ＝ 0
融雪径流PS＝
降雪
积雪储水层
for T T0 for T T0
基流初始值
时间序列
MIKE 11 - NAM
主要参数
Umax 地表最大储水量 影响蒸发和水量平衡 一般取值范围: 10-25 mm Lmax 根区最大储水量 影响蒸发和水量平衡 一般取值范围: 50-250 mm CK12 地表径流计算的时间常数 决定流量峰值形状 一般取值范围: 3 - 48 hr TOF 地表径流的根区阈值 汛期开始时延迟地表径流的形成 一般取值范围: 0.0 - 0.7 CQOF 地表径流系数 将净降雨分配为地表径流和入渗 一般取值范围: 0.01 - 0.9 CKIF 壤中流时间常数 与 Umax 一起决定壤中流流量 一般取值范围: 500-1000 hr TIF 壤中流的根区阈值 汛期开始时延迟壤中流的形成 一般取值范围: 0.0 TG 地下水补充的根区阈值
QOF Overland Flow
CK1
RAIN
P Ep
CK2
OF IF
Pn Umax
Ps
SURFACE STORAGE
Root Zone
L
U
QIF InterFlow
Ea
DL Lmax Lmax Sy G CAFlux GWPump BFu GWL
GROUNDWATER STORAGE LOWER ZONE STORAGE
NAM模型介绍
Nancy Zhang 2015.05
MIKE 11 RR中包含了众多的水文模拟方法
• • • • • • • NAM UHM SCS SMAP Urban FEH DRiFT
MIKE 11 - NAM
模型简介
• NAM = 降雨-径流模型 (丹麦语)
• 简单、定量描述了陆相水文循环 • 确定性的、概念性的、集总式模型 • 连续计算4个不同且相互作用储水层的含水量 • 有限的数据输入: 降雨、蒸发、气温
加入融雪模块 恒定的融雪系数 临界温度 按高程修正降雨
MIKE 11 - NAM
地表储水层
QOF Overland Flow
CK1
降雨 P Pn Umax
地表储水层
CK2
OF Ep IF
U
QIF InterFlow
Infiltration
坡面流
MIKE 11 - NAM
地表储水层
MIKE 11 - NAM
地表储水层
QOF Overland Flow
CK1
降雨 P Pn Umax
地表储水层
CK2
OF Ep IF
U
QIF InterFlow
Infiltration
壤中流
QIF
MIKE 11 - NAM
根区储水层
Ea DL
Lmax
根区储水层
CAFlux
L
Infiltration / Recharge
含水率变化
地表储水层最大含水量
根区储水层最大含水量 坡面流系数 壤中流汇流时间常数 坡面流汇流时间常数 产生坡面流的根区土壤含水量阈值
产生壤中流的根区土壤含水量阈值
MIKE 11 - NAM
地下水储水层
G CAFlux GWPump BFu GWL CKBF BF
地下水储水层
BaseFlow GWLBFo