MIKE泥沙模拟教程2
MIKE模型学习教程
（3）水动力学模型MIKE软件
MIKE软件是由丹麦水力研究所（Danish Hydraulic Institute，简称DHI）研究开发的，集降雨径流、地下水、河道乃至海洋，水体污染物物理、化学及生物模拟功能为一体的数学模拟软件。
其主要的模块包括：MIKE11（一维模型）、MIKE21（二维模型）、MIKE3（三维模型）、MIKE BASIN（流域管理模型），MIKE SHE（水文与地下水模型）、LITPACK（海岸线动力模型）、MIKE URBAN （城市给排水管网模型）、WEST（污水处理模型）等。
①MIKE11是一维河道、河网综合模拟软件，主要用于河口、河流、灌溉系统和其他内陆水域的水文学、水力学、水质和泥沙传输模拟，在防汛洪水预报、水资源水量水质管理、水利工程规划设计论证均可得到广泛应用。
图？？MIKE 11模型主界面
②MIKE21是二维河口、海岸及海洋模拟软件，主要用于模拟河流、湖泊、河口、海湾、海岸及海洋的水流、波浪、泥沙及环境等。
图？？MIKE 21模型主界面
③MIKE FLOOD是一、二维模型的耦合工具，为MIKE 11和MIKE 21提供不同的连接方式，实现一、二维模型的耦合计算，连接方式有：标准连接、侧向连接、水工建筑物连接、流量连接（X，Y）等。
图？？MIKE FLOOD模型主界面。
mike21泥沙理论
说明:
– 如果传输受扩散影响,用第一套方案; – 如果剪切扩散和不稳定过程时考虑第二个方案.
MIKE-21/3 FM 传输模型: 理论背景
MIKE-21/3 第二套方案.
– 从第一个方案中去掉泰勒扩展参数:
∆t ∂ 2C ∆t 2 ∂ 3C ∆x 2 ∂ 3c ∆y 2 ∂ 3c TE = + +u +v + HOT 2 3 3 3 2 ∂t 6 ∂t 6 ∂x 6 ∂y
= Dx
传输项离散于第一个方案
+ v n,k j
C n,k +1 − C n, k −1 j j 2∆y
∆x 2 + Dy C n,k +1 − 2C n,k + C n, k −1 j j j ∆y 2 + TE
C n+1,k − 2C n,k + C n−1, k j j j
扩散项离散于第二个方案
Dshear
z 1 1 h = − ∫ u '∫ 0 D h 0 z
∫
z
0
u ' dzdzdz
非紊流背离平均流:从Karmans规律得到
为什么离散系数与湍流扩散系数成反比例??
MIKE-21/3 FM 传输模型: 理论背景
Gives (综合和假设) 其它公式包括:
– Krenkel (1962) 明渠水流:
扩散系数来自于以下几个方面: – 1. 扩散:
• 分子扩散; • 湍流扩散; • 离散;
Mixing across Water course in y plane
横向的湍流混合
Velocity Profile Point source Ambient Current y
mike21c泥沙模块科学手册中文版
3 河流地貌学（河床变形模型）河流地貌学模型是水动力学模型和泥沙输移模型的结合。
根据河床地形的变化不断更新水流流场。
河流地貌学模型传统上分为耦合模型和非耦合模型两种。
对于耦合模型，水流控制方程和泥沙输移方程合并到一个方程组中，同时求解。
对于非耦合模型，水动力学流控制方程的求解在泥沙输移方程求解的前一个时间步里完成，然后计算出新的床面高程，并对下一时间步的水流方程进行求解。
本模型采用的就是后一种方法（非耦合）。
本模型包括的其他子模型，诸如河岸侵蚀，岸线更新，动床阻力，床面形态，床沙级配等，都将在本章中加以描述。
3.1 泥沙连续方程根据计算的床沙质（推移质和悬移质）输移（状况），可以从以下方程求得床面高程的变化：式中：S x为X方向输沙量S y为Y方向输沙量n 床沙孔隙率t 时间（x，y）笛卡儿坐标系ΔSe 由于河岸侵蚀引起的侧向泥沙补给。
总输沙量等于推移质和悬移质之和，对于曲线网格（s，n），方程3.1将略有不同，数值处理中在每一个网格单元的入流和出流边界上使用不同的Δs和Δn，见图3.2。
本模型采用空间中心差分和时间上的向前差分格式。
时间步长受Courant准则的限制，即Courant数必须小于1。
波数可以用式3.1的一维版本加以估算：通过假定床和泥沙输移是仅是希尔兹切应力θ的函数，那么沙波的波速就可以表示为：如果谢才系数假定为常数，那么θ与h2成反比，即，对Engelund & Hansen输沙公式，有：式中：S 输沙率h 水深c bw粗估的沙波速基于图 3.2的符号系统，曲线网格的泥沙连续方程可以表达为如下差分格式：式中：S s s方向的输沙率S n n方向的输沙率n 床沙孔隙率t 时间（s，n）曲线坐标系Δs s方向的空间步长Δn n方向的空间步长（j，k）网格坐标为了系统的封闭，在上边界上需要提供边界条件。
可选择两种（边界条件），指定床面高程变化率或简单的指定进入系统的输沙率。
理论上讲，只需指定上边界泥沙输移条件。
mike2-水动力模块中文教程
被推荐为河流、湖泊、河口和海岸水流的二维仿真模拟工具。
1.3 水动力模块原理1.3.1 控制方程 模型是基于三向不可压缩和Reynolds 值均布的Navier-Stokes 方程，并服从于Boussinesq 假定和静水压力的假定。
二维非恒定浅水方程组为：hS yv h x u h t h =¶¶+¶¶+¶¶ （1-1） ()()202000012a xy sx bx xx xx xy s p hu hu huv h f vh gh t x y x xs s gh x xy hT hT hu S x yh r t t r r r r r ¶¶¶¶¶++=---¶¶¶¶¶¶æö¶¶+--++ç÷¶¶¶èø¶¶++¶¶ （1-2） （1-3）式中：t 为时间；, x y 为笛卡尔坐标系坐标；h 为水位；d 为静止水深；h d h =+为总水深；, u v 分别为, x y 方向上的速度分量；f 是哥氏力系数，2sin f w j =，w 为地球自转角速度，j 为当地纬度；g 为重力加速度；r 为水的密度；xx s 、xy s 、yy s 分别为辐射应力分量；S 为源项；(,)s s u v 为源项水流流速。
字母上带横杠的是平均值。
例如，u 、v 为沿水深平均的流速，由以下公式定义：d d hu u z h -=ò，d d hv v z h-=ò （1-4） ()()S hv hT y hT x y s x s y gh yp h y gh h u f y v h x uv h t v h s yy xy yy yx by sy a +¶¶+¶¶+÷÷øöççè涶+¶¶--+¶¶-¶¶-¶¶--=¶¶+¶¶+¶¶000020212r r t r t r r r h 雷诺纳维耶斯托克斯方程质的各向同性的线性半空问表面上作用一集中力Ｐ，在线性变 形体内任何点Ｍ的应力分布的弹性理论公式ij T 为水平粘滞应力项，包括粘性力、紊流应力和水平对流，这些量是根据沿水深平均的速度梯度用涡流粘性方程得出的：2xx u T A x ¶=¶，()xy u v T A y x ¶¶=+¶¶，2yy v T A y¶=¶ （1-5） 1.3.2 数值解法（1）空间离散 计算区域的空间离散是用有限体积法（Finite V olume Method ），将该连续统一体细分为不重叠的单元，单元可以是任意形状的多边形，但在这里只考虑三角形和四边形单元。
MIKE URBAN-体验教程
3.1 集水区的定义 .............................................................................................................. 10
3.2 定义一个降雨径流模型 ................................................................................................ 13
© DHI
DHI 定制系统解决方案 DHI 定制系统解决方案（MIKE Customised）为客户提供度身定制的系统解决方案，
并有效降低成本。这些系统级的解决方案大部分以DHI 系列软件产品为模拟核心，并且 作为DHI 咨询服务的一部分提供给最终用户。该产品取得了全球各相关领域用户的一致 认可。
2.3 为节点直径赋值........................................................................................................... 44
3
降雨径流模型的搭建......................................................................... 44
mikeurban手动建模41mikeflood模型培训教程?dhi1smikeurbancs建模所需信息?管网拓补结构人孔集水井管道泵堰阀门等的位置?集水区相关信息排水管网的服务范围泵站服务区等土地利用图层?模型边界条件排水出口处的水位受纳水体的水位降雨数据雨水管网污水点源和面源信息?实测数据用于模型率定数据率定验证数据越多模型越可靠但随之率定的工作量越大?泵堰阀门设计参数以及调度规则2建立简单的管网拓扑在mikeurban中mouse管网可以通过多种方式定义
MIKE中文教程
MIKE中文教程《MIKE中文教程》第一章：简介MIKE是一款强大而全面的水文水资源模拟软件。
MIKE软件系列是丹麦水利研究所（DHI）开发的，已经在全球范围内得到广泛应用。
MIKE软件主要用于水文水资源研究和管理工作，包括河流、湖泊、海洋等水域模拟以及水资源评估等方面。
第二章：安装和配置第三章：基础概念本章介绍MIKE软件中的基础概念，包括水文学基础、水资源管理概述、模型基础等。
用户需要了解这些基础概念，才能更好地理解和应用MIKE软件。
第四章：模型建立本章介绍如何在MIKE软件中建立水文水资源模型。
包括数据导入、模块选择、模型参数设置等方面的内容。
用户需要掌握模型建立的方法和步骤，以便能够灵活地应用MIKE软件进行模拟分析。
第五章：模型运行本章介绍如何对建立好的模型进行运行和分析。
包括模型参数调整、模拟结果分析等方面的内容。
用户需要学会合理地调整模型参数，并能够准确地评估模拟结果。
第六章：模型评估本章介绍如何对模型进行准确性评估。
包括观测数据对比、模型表现评价等方面的内容。
用户需要学会评估模型的准确性，以便能够对模拟结果提供可靠的科学依据。
第七章：模型应用本章介绍如何将MIKE软件应用于具体的水资源管理工作中。
包括洪水预测、水质评估、水资源规划等方面的内容。
用户需要学会将MIKE软件与实际工作相结合，提供可行的管理措施和建议。
第八章：常见问题解答本章收集了使用MIKE软件过程中常见的问题及解答，帮助用户更好地解决遇到的困惑。
第九章：案例分析本章选取一些典型的水文水资源管理案例，进行详细分析和讨论。
用户可以通过这些案例了解实际应用中的问题和解决方法，提高自己的模拟分析能力。
第十章：进阶技巧本章介绍一些高级的模拟技巧和工具，帮助用户深入了解MIKE软件的功能和应用。
包括参数优化、模型调试等方面的内容。
第十一章：附录本章提供了一些相关的附加资料，包括MIKE软件的文献文档、参考书目等。
用户可以通过这些附录资料进一步扩展自己的知识面。
MIKE-使用说明
1 基本参数与设置度可以忽略时，湖泊、河口、海湾、海岸和海洋的水动力、环境现象的模拟。
共分为4个模块：• 水动力模块（Hydrodynamic ）；• 平流扩散模块（Advection-Dispersion ）； •泥沙输运模块（Mud Transport ）； •生态过程模块（ECO Lab ）。
其中，水动力模块是基础，为其他三个模块的计算提供动力。
泥沙输运模块可以用来模拟波流共同作用下粉砂、淤泥和粘土的冲刷、输移与沉降。
适用范围：矩形网格。
• 水动力模块（Hydrodynamic Module ） • 输运模块（Transport Module ）• 生态过程、溢油模块（ECO Lab/Oil Spill Module ） •淤泥输运模块（Mud Transport Module ） • 粗砂输运模块（Sand Transport Module ） • 粒径追踪模块（Particle Tracking Module ） •波谱模块（Spectral Wave Module ）其中，水动力模块与波谱模块是最基本的两种。
适用范围：三角网格。
Alternative Direction Implicit Method ）：交替方向隐式方法。
把每一个时间步长分成两步进行，前半步隐式计算x 方向流速分量及潮位，显式计算y 方向流速分量；后半步隐式计算y 方向流速分量及潮位，显式计算x 方向流速分量。
2.9m 。
simulation start time ）、总步数（no. of time steps ）及时间步长（time step interval ）。
时间步长一方面决定了结果文件的最大输出频率，另一方面实现了不同模块的同步耦合。
具体计算时的时间步长则是在solution technique 中定义的。
水动力、平流扩散和波谱模型的计算步数是动态的，只要满足稳定性要求即可；对于泥沙输运和水质模型，进程可能多个步长更新一回。
mike21泥沙理论
Dshear = 0.404
u*h
κ3
Dshear = 9.1u * h
– Yotsukura & Fierinr (1964) 平滑的渠道: Dshear = 13u * h – Thackston (1966) :
Dshear = 7.25(u / u*)1/ 4 u * h
关键点:
– 1.剪切影响在河口海岸是最有效的 影响在河口海岸是最有效的; 影响在河口海岸是最有效的 – 2.相对于先于模拟的紊流混合系数来说，估算剪切扩散系数是重要的 相对于先于模拟的紊流混合系数来说， 相对于先于模拟的紊流混合系数来说 估算剪切扩散系数是重要的; – 3.当一些稳定的因素出现在垂面上时，剪切扩散被加强: 对于查理孙数在 当一些稳定的因素出现在垂面上时，剪切扩散被加强 当一些稳定的因素出现在垂面上时 05-1时影响变得大 时影响变得大
MIKE-21/3 FM Transport Module: Theoretical Background
– 2. Vertical shear:
• Turbulent mixing in the longitudinal direction dominated by ’shear dispersion’. See Taylor (1954); Jirka (2005)
– 2.垂直剪切:
• 纵向的湍流混合受控 ’剪切扩散’. 参看 泰勒 (1954); Jirka (2005)
垂向的扩散溶解
浓度分布沿剪切面展开
MIKE-21/3 FM 传输模型: 理论背景
垂直剪切间接的包涵在3维模型中. 但是把它合并到二维模型中是困难的. 通常的解决方法: 用近似法和比较湍流扩散与分子扩散系数的方法 计算 ’剪切粘性系数’. Elder (1959):
mike21泥沙输运
泥沙输运模型 in MIKE-21/3 FM
FM 培训课程 上海, 2007年3月 Oliver Jones & Niels Hvam Pedersen
MIKE-21/3 FM 泥沙输运模块: 理论背景
• MIKE-21/3 FM 泥沙输运
• 部分耦合的FM模型解决了泥沙平衡方程：
MIKE-21/3 FM 泥沙输运模块: 理论背景
对单一水流和混合波浪流来说，两种算法得出泥沙输运矢量。 单一水流：平衡和非平衡方法
推移质 - Engelund & Hansen - Van Rijn - Engelund & Fredsøe - Meyer Peter & Muller
悬移质 - Engelund & Hansen - Van Rijn - Engelund & Fredsøe
推移质采用Engelund和 Fredsøe (1976) 算法（根据 Shields参数） 悬移质采用Fredsøe (1985) 算法（使用瞬时流速和浓度分布 图）
悬移质:
ห้องสมุดไป่ตู้
∂c ∂c ∂ ∂c = ws + ν T ∂t ∂z ∂z ∂z
D
qs =
∫ U ( z , t ) c ( z , t ) dz
MIKE-21/3 FM 泥沙输运模块: 理论背景
组合波浪流
要求预先指定 泥沙输运表格
关键点:输运表格采 关键点 输运表格采 用不同的模型引擎 计算: 计算 STPQ3…
MIKE-21/3 FM 泥沙输运模块: 理论背景
实现流程 HD 模块
关闭连接
MIKE_泥沙 中文说明书
MIKE 3 FLOW MODEL FM粘性泥沙模块用户手册目录1关于本文档(About this guide) (4)1.1 编写本文档的目的(Purpose) (4)1.2 用户所需的知识背景(Assumed User Background) (4)1.3 MIKE Zero模型编辑器程序界面结构(General editor layout) (4)1.3.1 导航栏(Navigation tree) (4)1.3.2 编辑窗体（Editor window） (4)1.3.3 有效性显示窗体(Validation window) (5)1.4 在线帮助系统(Online help) (5)2粘性泥沙模块(MUD TRANSPORT MODULE) (6)2.1 参数的选取(Parameter Selection) (6)2.2 求解格式(Solution Technique) (6)2.2.1 备注与提示（Remarks and hints） (6)2.3 水体参数(Water Column Parameters) (7)2.3.1 非粘性泥沙组分(Sand fraction) (7)2.3.2 沉速(Settling) (8)2.3.3 淤积(Deposition) (13)2.3.4 粘滞系数与密度(Viscosity and Density) (15)2.4 底床参数(Bed Parameters) (15)2.4.1 概述(General description) (15)2.4.2 侵蚀(Erosion) (16)2.4.3 床层的密度(Density of bed layers) (18)2.4.4 床面糙率(Bed roughness) (20)2.4.5 床层间的转换(Transition between layers) (20)2.5 地貌(Morphology) (21)2.5.1 一般性描述(General description) (21)2.5.2 备注与提示(Remarks and hints) (21)2.6 外力(Forcings) (21)2.6.1 一般性描述(General description) (21)2.6.2 波浪(Waves) (22)2.7 扩散(Dispersion) (25)2.7.1 平流扩散(Horizontal dispersion) (25)2.7.2 垂向扩散(Vertical dispersion) (26)2.7.3 推荐设置(Recommended values) (26)2.8 源(Source) (26)2.8.1 源的设定(Source specification) (26)2.8.2 备注与提示(Remarks and hints) (27)2.9 初始条件(Initial Conditions) (27)2.9.1 悬沙组分浓度(Fraction concentration) (27)2.9.2 床层厚度(Layer thickness) (28)2.9.3 粒径组的分布(Fraction distribution) (28)2.10 边界条件(Boundary Conditions) (28)2.10.1边界设置（Boundary Specification） (28)2.11 输出(Outputs) (30)2.11.1 地理视图(Geographical View) (30)2.11.2 输出设定(Output specification) (30)Table 2.4 各种文件的查看，编辑和绘制工具列表 (30)输出文件(Output file) (31)∙整个区域 (31)∙仅输出湿区 (31)2.11.3 输出项目(Output items) (33)1关于本文档(About this guide)1.1 编写本文档的目的(Purpose)编写本文档的主要目的在于指导用户使用MIKE3 Flow Model FM模型中的粘性泥沙模块，该模块主要用于模拟粘性泥沙的输运。
MIKE波浪泥沙模拟教程2
Force balance for the surfer, the weight W is balanced by the normal force N (pressure) and the tangential force S (shear stress).
The surfer thus exerts the forces N and S on the water in the wave below. The velocity difference between the surfer and the water is large, equal to c. The tangential force S is associated with the shear stress in the boundary layer beneath the board.
Sediment concentration profiles
Waves only: Very close to the bed ~ cm Waves and current: higher into the water column
With breaking waves: over entire water column
Result: much higher turbulence level in the water column
Turbulence and sediment exchange factor: Non-breaking waves: high near the bed
Breaking waves: High near the bed and away from the bed: ’Bottle neck’
MIKE泥沙模拟教程2
MIKE 21/3 MT FM: Theoretical Background 理论背景
Source and sink terms: 源、汇项：
– Deposition:
n
– Erosion: (hard bed)
侵蚀（硬底床）
(Partheniades, 1963)
MIKE 21/3 MT FM: Theoretical Background 理论背景
• Processes that are described in MT:
MTon and erosion rates are based on the critical bed shear stress concept (R.B. Krone 1962, Parchure and Mehta 1985, Partheniades, 1963); 沉积率和侵蚀率基于底床临界剪切应力的概念 (R.B. Krone 1962, Parchure and Mehta 1985, Partheniades, 1963); – Flocculation and hindered settling included; 包括絮凝和受阻沉降; – Density driven mud flow at high sediment concentrations; 高含沙量下的密度驱动浮泥流（异重流）； – Damping of turbulence over the lutocline at high sediment concentrations; 高含沙量下紊动效应的衰减; – Bed sediment variation in depth by a n layer bed description (n is typically 3, weak fluid mud, fluid mud and consolidated bed); 底床泥沙分为n层描述（n一般为3，弱浮泥层，浮泥层和固结层） – Consolidation in bed; 底床的固结； – Enhancement of bottom shear stress from short periodic surface waves; 短周期波作用下底床剪切应力的增强；
MIKE培训教程
运用概率风险评估、模糊综合评估等方法，对区域水环境风险进行 定量或半定量评估。
水环境风险预警机制
建立水环境风险预警机制，及时发现并预警潜在的水环境风险，为 风险管理提供决策支持。
08 总结与展望
本次培训内容回顾与总结
MIKE软件基础操作
介绍了MIKE软件的基本操作，包括界面布局、工具栏功能、文件管 理等。
启动方法 双击桌面上的MIKE软件图标；
或者在开始菜单中找到MIKE软件并单击启动。
界面布局及功能介绍
菜单栏
包含文件、编辑、视图等基本操作选项；
工具栏
提供常用功能的快捷按钮；
界面布局及功能介绍
工作区
显示当前操作的文件或项目；
状态栏
显示当前操作状态及提示信息。
界面布局及功能介绍
文件管理
支持新建、打开、保存、另存为 等文件操作；
模型验证与优化
将模拟结果与实测数据进行对比验 证，评估模型的准确性和可靠性， 并根据验证结果对模型进行优化改 进。
04 水质模型建立与分析
水质模型基本原理
物质守恒原理
01
水质模型基于物质守恒原理，即在一个封闭系统中，某种物质
的总量保持不变。
水质组分运移原理
02
水质模型描述水质组分（如溶解氧、营养盐、污染物等）在水
结果应用
将水质模型结果应用于水 环境管理、污染控制、生 态修复等方面，为决策提 供支持。
05 生态系统模型建立与分析
生态系统模型基本原理
生态系统的组成与结构
生态系统由生物群落及其生存环境组成，包括生产者、消 费者、分解者等角色，以及物质循环和能量流动等基本过 程。
生态系统模型的作用
MIKE泥沙模拟教程2
Morphology 水下地貌演变
MIKE 21 CAMS
SAND TRANSPORT IN MIKE MODULES MIKE 模块中的沙输运
SAND Transport in MIKE 21(3), Flexible Mesh (FM)
MIKE 21 (3)沙输运，非结构网格
MIKE 21(3) FM
▪ Waves (height, direction, period, spreading)
波浪 (波高, 波向, 波周期, 波的传播)
▪ Currents (speed, direction) 流 (流速, 流向) ▪ Tide 潮汐 ▪ Sources 源
Sediments 泥沙
▪ Sediment source/sink 泥沙源/汇
Overview of model grids 模型网格介绍
2 15
2 10 2 05
2 00 1 95
1 90
1 85
1 80
1 75
1 0 0 00
T im e s te p 1 7 8 o f 1 7 9
Xz data.txt
1 50 0 0
2 0 0 00
2 50 0 0
30 0 0 0 F ra m e d e la y 1 0 0 [m s ]
Skallingen - MIKE 21 ST FM
Norway
North Sea
Sediment properties 泥沙特性 Boundary data 边界数 据
Wave Model 波浪模型
Radiation stresses辐射 应力
Hydrodynamic Model 水动力模型
(2024年)MIKE11简单实例操作教程
模型优化和决策支持
2024/3/26
模型优化技术
介绍常用的模型优化技术及其在MIKE11中的应用，如遗传算法、 粒子群优化等。
决策支持系统集成
阐述如何将MIKE11与优化算法、决策支持系统等集成，以提供更 高效的决策支持。
案例分析
通过具体案例展示模型优化和决策支持在MIKE11中的应用，如水 库调度优化、水资源配置决策支持等。
导入观测数据
使用MIKE11的数据导入工具，将观测数据导入到MIKE11项目中。 在导入过程中，需设置时间格式、数据列对应关系等参数。
预处理观测数据
对导入的数据进行清洗，包括删除重复值、处理缺失值、异常值识 别与处理等。
导入DEM数据
使用GIS软件（如ArcGIS、QGIS）将DEM数据转换为MIKE11支持的 格式，并导入到项目中。
2024/3/26
32
06
MIKE11高级功能应用
2024/3/26
33
多模型耦合技术
1 2
耦合概念介绍
阐述多模型耦合的基本原理和必要性，以及在 MIKE11中的实现方式。
耦合步骤详解
详细介绍在MIKE11中进行多模型耦合的具体步 骤，包括模型准备、耦合设置、运行调试等。
3
耦合案例分析
通过具体案例展示多模型耦合技术在MIKE11中 的应用，如水文模型与水质模型的耦合等。
打开已有模型或数据文件
2024/3/26
14
基本操作技巧
复制/粘贴数据或模型参数
打印当前文件或模型结果
保存当前模型或数据文件
2024/3/26
Ctrl+S
Ctrl+C/Ctrl+V Ctrl+P
2024年度MIKE水质培训教程
将模拟结果与实际观测数据进行对 比，验证模型的准确性和可靠性， 为后续的模型优化和应用提供依据 。
13
案例分享：某河流污染事件模拟
案例背景
介绍某河流污染事件的发生背 景、原因和影响。
2024/2/2
模拟过程
利用MIKE水质模型对该河流污 染事件进行模拟，包括污染物 的排放、扩散和降解等过程。
9
常见水质参数及其意义
溶解氧（DO）
反映水体自净能力和污染程度的重要 指标，过低会导致水生生物死亡。
生化需氧量（BOD）
表示水中有机物被微生物分解所需的 氧量，反映水体的有机污染程度。
2024/2/2
化学需氧量（COD）
表示水中能被强氧化剂氧化的物质所 需的氧量，也是反映水体有机污染程 度的重要指标。
7
02
7
感受到了水质模型建立过程中
数据的重要性和准确性对模型
7
结果的影响；
2024/2/2
03
领悟到了模型优化和调试的重 要性，需要不断尝试和改进才 能获得更好的结果；
04
意识到了团队合作的重要性， 需要相互协作、共同解决问题 。
25
未来发展趋势预测
MIKE水质模型将不断更新和完 善，功能将更加强大和智能化；
根据实际应用需求，对模型结构 进行改进，如增加新的水质变量
或调整模型的空间分辨率。
数据同化技术
利用数据同化方法，将多源观测 数据融合到模型中，提高模型模
拟结果的准确性和可靠性。
2024/2/2
21
调试策略及注意事项
调试前准备
确保模型输入数据的准确性和完
整性，理解模型结构和参数含义
。
01
逐步调试
Mike21波浪泥沙培训教程
05
Mike21在波浪泥沙模拟 中的实践操作
案例背景及问题描述
案例背景
某沿海港口工程，需对波浪和泥沙运动进行模拟分析，以评估 工程对海洋环境的影响。
问题描述
港口工程的建设将改变原有地形和水动力条件，进而影响波浪 传播和泥沙运动。需通过Mike21建立数值模型，模拟分析工程 前后的波浪场和泥沙场变化。
案例分析与实践
通过多个典型案例的分析与模拟，让 学员们掌握了如何运用所学知识解决 实际问题的能力。
学员心得体会分享
加深了对波浪和泥沙运动基本规律的 理解，为后续学习和工作打下了坚实 基础。
通过案例分析与实践，增强了理论联 系实际的能力，对所学知识有了更深 刻的认识。
熟练掌握了Mike21软件的操作技巧， 提高了解决实际问题的能力。
启动方法
界面组成
Mike21的主界面包括菜单栏、工具栏、 模型树、属性窗口和图形窗口等部分， 各部分功能明确，方便用户进行操作。
安装完成后，在桌面或开始菜单中找 到Mike21图标，双击即可启动软件。
基本操作与常用功能使用方法
01 创建新项目
02 导入地形数据
03 设置边界条件
04 运行模拟
05 查看模拟结果
波浪分类
按成因可分为风浪、涌浪和近岸浪； 按波面形状可分为正弦波和畸形波； 按周期可分为长波、中波和短波。
波浪要素及表示方法
波浪要素
包括波峰、波谷、波长、波高、波速、波周期等。
表示方法
通常采用波高、波长和波周期三个要素来描述一个波浪。其中，波高指相邻波 峰和波谷的垂直距离；波长指相邻两波峰或两波谷间的水平距离；波周期指波 浪起伏一次所需的时间。
模型在工程实例中的应用分析
mike培训教程 (2)
MIKE 11 HD、SO、AD、Ecolab完全实例教程通过建立东江水动力、水质模型，熟悉MIKE 11基本功能和应用技巧。
练习中将要建立的模型为DHI咨询项目实例（世银贷款项目），练习所使用的数据完全为该项目真实数据。
让我们从最原始数据开始！1 MIKE 11 HD – MIKE 11 水动力模型MIKE 11 HD建模需要以下各类数据或信息•流域描述－河网形状，可以是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位置•河道和滩区地形－河床断面，间距视研究目标有所不同，但原则上应能反映沿程断面的变化－滩区地形资料（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•模型边界处水文测量数据－边界最好设在有实测水文测量数据处，如果实在不可能就必须估算边界条件！•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行规则－所有水工建筑物都有其调度运行规则，问题是1) 能否收集到有关资料？2) 实际是否按照此规则运行了？建筑物处的实测水位或流量资料可以反映实际运行情况。
MIKE 11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)•边界条件(.bnd11)•模型参数文件(.hd11)• (时间序列文件) (.dfs0)下面开始逐个建立这些文件。
1.1河网文件河网文件或许是MIKE 11所有文件中最复杂、又是最重要的一个文件了。
收集到的原始数据为ArcView河网文件（river.shp）：包含了河道位置、河道长度等信息。
建立河网文件步骤：第一步：从ArcView河网文件提取河网背景图用ArcView打开river.shp文件✍缩放图形区域至完整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，比如分别为(，2517015.05)和(，2590115.16) ✍输出为bmp格式图（File ✍ Export...）注：如果是纸图，同样可以将其扫描后生成bmp文件。
MIKE-使用说明
Mike 21流体模型用来模拟二维自由表面流。
适用于水平尺度远大于垂向尺度,垂向流速和垂向加速度可以忽略时,湖泊、河口、海湾、海岸和海洋的水动力、环境现象的模拟。
共分为4个模块：• 水动力模块（Hy ｄrodyn ａmic)；• 平流扩散模块（Adve ｃti ｏｎ-Dｉspe ｒsi ｏｎ); • 泥沙输运模块(M ｕd Tran ｓport ）； •生态过程模块（E ＣO Ｌab ）。
其中,水动力模块是基础,为其他三个模块的计算提供动力。
泥沙输运模块可以用来模拟波流共同作用下粉砂、淤泥和粘土的冲刷、输移与沉降。
适用范围：矩形网格。
:• 水动力模块(Hydrody ｎam ｉc Ｍｏｄｕｌe ） • 输运模块(Ｔｒan ｓpo ｒｔ Mo ｄｕl ｅ)• 生态过程、溢油模块(ＥCO L ａb/Ｏil S ｐil ｌ M ｏｄule ） • 淤泥输运模块(Mud Transpor ｔ Ｍodu ｌｅ） • 粗砂输运模块(Sand T ｒanspo ｒt Mod ｕle ）• 粒径追踪模块（Ｐa ｒticle Tr ａc ｋing Modul ｅ） •波谱模块(Spe ｃｔｒa ｌ Wave M ｏｄule ）其中，水动力模块与波谱模块是最基本的两种。
适用范围:三角网格。
Alternat ｉve Di ｒｅcti ｏn I ｍplic ｉｔ Ｍethod ）：交替方向隐式方法。
把每一个时间步长分成两步进行，前半步隐式计算ｘ方向流速分量及潮位,显式计算y 方向流速分量；后半步隐式计算ｙ方向流速分量及潮位,显式计算x 方向流速分量。
.9m 。
,包括起始时间(sim ｕlation start time ）、总步数（no. of ｔime ｓｔe ｐｓ）及时间步长(t ｉme step i ｎｔerva ｌ)。
时间步长一方面决定了结果文件的最大输出频率，另一方面实现了不同模块的同步耦合。
具体计算时的时间步长则是在solu ｔion technique 中定义的。
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Transport rates输沙率 Erosion / deposition 冲刷/淤积
Morphology 水下地貌演变
SAND TRANSPORT IN MIKE MODULES MIKE 模块中的沙输运
SAND Transport in MIKE 21 , Classic MIKE 21 沙输运，矩形网格
T (C )
2 8 .9 - 2 9 . 2 9 2 8 .5 1 - 2 8 . 9 2 8 .1 1 - 2 8 . 5 1 2 7 .7 2 - 2 8 . 1 1 2 7 .3 3 - 2 7 . 7 2 2 6 .9 3 - 2 7 . 3 3 2 6 .5 4 - 2 6 . 9 3 2 6 .1 5 - 2 6 . 5 4 2 5 .7 5 - 2 6 . 1 5 2 5 .3 6 - 2 5 . 7 5 2 4 .9 7 - 2 5 . 3 6 2 4 .5 7 - 2 4 . 9 7 2 4 .1 8 - 2 4 . 5 7 2 3 .7 9 - 2 4 . 1 8 2 3 .3 9 - 2 3 . 7 9 Be low 2 3.3 9 Un d e fin e d V a l u e
MIKE 3 (FM) 3D modelling 三维模型
MIKE 21 (FM) 2D modelling 二维模型
LITPACK 1D modelling assuming quasi-uniform conditions 一维模型假定准均匀剖面海滩
MODULAR STRUCTURE OF CALCULATION 模型计算流程
Bathymetry 地形 Boundary data 边界条件 Wind 风 Bathymetry 地形 Boundary data 边界条件 Wind 风
Sediment properties
泥沙特性 Boundary data 边界数 据
Wave Model 波浪模型
Radiation stresses辐射 应力
CHOICE OF SEDIMENT MODEL泥沙模型的选择
Investigate situation and determine important issues 调查情况并确定重要的研究问题
Area of interest ? 研究范围 What is the purpose of the simulation? 模拟目的 Type of sediment 泥沙类型 ▪ Sand ? 沙？ ▪ Mud ? 泥？ Type of bathymetry 地形的类型 ▪ Complex 2D ? 复杂的二维？ ▪ Quasi-uniform ? 准均一地形？ Hydrodynamic conditions 水动力条件？ ▪ Mean annual ? 年平均？ ▪ Extreme ? 极端条件？ What kind of effects are important ? 哪些影响因素是重要的？
Sand Transport Options 沙输运选项
▪ Pure current 纯水流
(transport rates calculated directly 直接计算输沙率)
▪ Combined wave and current 波流耦合
(transport rates found by interpolation in table 从输沙表中 插值得到输沙率)
Hydrodynamic Model 水动力模型
Currents 水流
Water levels 水位
Waves 波浪
Sediment Model 泥沙模型
MIKE 21 NSW MIKE 21 PMS MIKE 21 HD
MIKE 21 ST
Transport rates输沙率 Erosion / deposition 冲刷/淤积
泥沙特性 Boundary data 边界数据
Sediment Model 泥沙模型
Transport rates输沙率 Erosion / deposition 冲刷/淤积
Morphology 水下地貌演变
SEDIMENTS IN MIKE 21 AND MIKE 3 MIKE 21和MIKE 3中的泥沙
Morphology 水下地貌演变
MIKE 21 CAMS
SAND TRANSPORT IN MIKE MODULES MIKE 模块中的沙输运
SAND Transport in MIKE 21(3), Flexible Mesh (FM)
MIKE 21 (3)沙输运，非结构网格
MIKE 21(3) FM
Bathymetry 地形 Boundary data 边界条件 Wind 风
Wave Model 波浪模型
Radiation stresses辐射应 力
Hydrodynamic Model 水动力模型
Currents 水流 Waves Water levels 水位 波浪
Sediment properties
SEDIMENTS IN COASTAL ENGINEERING 海岸工程泥沙
Problem type determines model(s) 问题的类型决定使用哪种模型
CONDITIONS TO CONSIDER 需考虑的条件
Sediment type 泥沙类型
▪ Non-cohesive sediment (>0.06 mm, e.g. sand and shingle)
非粘性泥沙 (>0.06 mm, 如. 砂和砾石)
▪ Cohesive sediment (<0.06 mm, e.g. mud)
粘性泥沙 (<0.06 mm, 如. 泥)
Bathymetry (e.g. depth, bed slope)水深 (如深度, 底床坡度)
Hydrodynamics 水动力
MIKE 21 ST Examples 示例
Thyboron inlet – MIKE 21 Classic 矩形网格 Waves 波浪 (MIKE 21 PMS)
Currents 水流 (MIKE 21 HD)
Sand Transport 泥沙输运 (MIKE 21 ST)
MIKE 21 ST Examples 示例
Sediment properties 泥沙特性 Boundary data 边界数 据
Wave Model 波浪模型
Radiation stresses辐射 应力
Hydrodynamic Model 水动力模型
Currents 水流
Water levels 水位
Waves 波浪
Sediment Model 泥沙模型
Bathymetry 地形 Boundary data 边界数据 Wind 风
Bathymetry 地形 Boundary data 边界条件 Wind 风
Wave Model 波浪模型
Radiation stresses辐射应力
Hydrodynamic Model 水动力模型
Currents 水流 Waves Water levels水位 波浪
Skallingen - MIKE 21 ST FM
Norway
North Sea
Morphology 水下地貌演变
SAND TRANSPORT IN MIKE MODULES MIKE模块中的沙输运
SAND Transport in MIKE 21 MIKE 21中的沙输运
Bathymetry 地形 Boundary data 边 界条件 Wind 风 Bathymetry 地形 Boundary data 边 界条件 Wind 风
Classic model / Flexible mesh model 传统模型/非结构网格模型
Sediment Transport Modules 泥沙输运模块
▪ ST – Sand Transport Module 沙输运模块 ▪ MT – Mud Transport Module 泥输运模块 ▪ (PT – Particle Tracking Module 质点跟踪模块)
Hydrodynamic Model 水动力模型
Currents 水流
Water levels 水位
Waves 波浪
Sediment Model 泥沙模型
Transport rates输沙率 Erosion / deposition 冲刷/淤积
Morphology 水下地貌演变
SW HD ST (MF)
Overview of model grids 模型网格介绍
2 15
2 10 2 05
2 00 1 95
1 90
1 85
1 80
1 75
1 0 0 00
T im e s te p 1 7 8 o f 1 7 9
Xz data.txt
1 50 0 0
2 0 0 00
2 50 0 0
30 0 0 0 F ra m e d e la y 1 0 0 [m s ]
MIKE 21, MIKE 3 和 LITPACK 中的泥沙
When and where to use which models 什么时候、什么条件下使用哪种模型
SEDIMENTS IN COASTAL ENGINEERING 海岸工程泥沙
Integrated Problems 综合问题
Integrated Management 综合管理
▪ Waves (height, direction, period, spreading)
波浪 (波高, 波向, 波周期, 波的传播)
▪ Currents (speed, direction) 流 (流速, 流向) ▪ Tide 潮汐 ▪ Sources 源