MIKE泥沙模拟教程2.pptx
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MIKE泥沙模拟教程2.pptx
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TheoreticalBackground理论背景,MIKE21/3FMMudTransportModuleMIKE21/3FM泥模块,MIKE21/3MTFM:
TheoreticalBackground理论背景,Introduction介绍Cohesiveandnon-cohesivesedimenthasdifferentproperties;粘性泥沙和非粘性泥沙的性质是截然不同的Question问题:
Whatdoweclassasmud?
什么是泥?
Answer答案:
ParticleSizesinclude:
Silt:
2-63m.Clay:
lessthan2m;泥的颗粒粒径:
粉沙:
2-63m.粘土:
小于2m;Atthisscaleionicchargesinteractelectrostaticallyandaffectthepropertiesofsediment-fluidinteraction(flocculation,turbulencedampingetc.);在这个尺度上,颗粒所带的离子电荷作用,影响到了泥沙-水流的属性(絮凝,紊动阻力等);Also,sedimentpropertiesareaffectedbyorganicmaterialcontent;泥沙的属性同时也受到有机物质的影响;Sandwithacontentof10-20percentfinesedimentstreatedascohesivesediment.沙中有10-20%的细颗粒可以当作是粘性泥沙。
MIKE21/3MTFM:
TheoreticalBackground理论背景,MIKE21/3FMMT:
Solvesthe3-DADequationwithdiffusioncoefficientsthataredependantonfluidaswellasmudproperties;求解三维的对流扩散方程,其中扩散系数考虑了流体和泥沙的属性,ws=fallvelocityws=泥沙沉速,T=turbulentSchmidtno.T=湍流Schmidt数,T=anisotropiceddyviscosityT=各向异性涡粘系数,Si=sourceorsinktermforerosionordepositionSi=冲刷和淤积作为源和汇,MIKE21/3MTFM:
TheoreticalBackground理论背景,Sourceandsinkterms:
源、汇项:
Deposition:
forbce(softbed)(Parchure&Mehta,1985)再悬浮(软底床)Erosion:
forbce(hardbed)(Partheniades,1963)侵蚀(硬底床),Instantaneousbedshearstress(combinedwaves¤ts)瞬时底床切应力(波流耦合),Criticalshearstressfordeposition临界淤积切应力,Criticalshearstressforerosion临界侵蚀切应力,MIKE21/3MTFM:
TheoreticalBackground理论背景,ProcessesthataredescribedinMT:
MT中描述的物理过程:
Depositionanderosionratesarebasedonthecriticalbedshearstressconcept(R.B.Krone1962,ParchureandMehta1985,Partheniades,1963);沉积率和侵蚀率基于底床临界剪切应力的概念(R.B.Krone1962,ParchureandMehta1985,Partheniades,1963);Flocculationandhinderedsettlingincluded;包括絮凝和受阻沉降;Densitydrivenmudflowathighsedimentconcentrations;高含沙量下的密度驱动浮泥流(异重流);Dampingofturbulenceoverthelutoclineathighsedimentconcentrations;高含沙量下紊动效应的衰减;Bedsedimentvariationindepthbyanlayerbeddescription(nistypically3,weakfluidmud,fluidmudandconsolidatedbed);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)Consolidationinbed;底床的固结;Enhancementofbottomshearstressfromshortperiodicsurfacewaves;短周期波作用下底床剪切应力的增强;,OtherfeaturesoftheMTmodel:
MT模型的其他特点:
3DdescriptionbasedontheMIKE3FMAdvection-Dispersionwithinclusionoferosion-depositionterms;三维的MT模型基于MIKE-3FM传输扩散模块,包含了侵蚀-沉积项;AppliesthesamemeshasMIKE3HDFM;使用和MIKE-3FM水动力相同的网格地形IssolvedsimultaneouslywithMIKE3HDFM;和MIKE-3FM水动力同时耦合计算;Spatiallyvaryingparametersettingsallowingforeffectofvegetation,biologyandsedimentinhomogenity;参数设置可以随空间变化,可以反映植被,生物和泥沙的不均一性。
CanuseboundarydatafromMIKE21FM;可以使用MIKE21-FM的边界数据;Multiplefractionsandlayerscanbesimulated.可以模拟多组分,多层底床。
MIKE21/3MTFM:
TheoreticalBackground理论背景,Inputparameters:
输入参数:
Settlingvelocity(measurable)沉降速度(实测)Flocculation(measurable)絮凝(实测)Drydensityofbedlayers(measurable)底床干密度(实测)Criticalshearstressforerosion(experience/measurements)临界侵蚀剪切应力(经验/实测)Thicknessofbedlayersorestimateoftotalamountofsedimentinthesystem(measurements)底床厚度或模型中总的泥沙量(实测)Concentrationatopenboundaries(measuredormodelled)边界处含沙量(实测或从大模型提取),MIKE21/3MTFM:
TheoreticalBackground理论背景,Calibrationparameters:
率定参数:
Dispersioncoefficients扩散系数Criticalshearstresses,foreachlayer每个床层的临界剪切应力Erosioncoefficients,foreachlayer每个床层的侵蚀系数Poweroferosion,foreachlayer每个床层的侵蚀指数Transitioncoefficientsbetweenbedlayers(consolidation)底床各层之间的转换系数(固结),MIKE21/3MTFM:
TheoreticalBackground理论背景,OutputParameters输出结果:
Suspendedsedimentconcentrationsintimeseriesof3Dmatrixesor2Dsections(horizontallyorvertically)三维矩阵或两维断面的悬浮含沙量浓度时间序列(水平或垂直)Heightordensityofbedlayers底床高度或密度Netsedimentationrates净淤积率,MIKE21/3MTFM:
TheoreticalBackground理论背景,Discussionandkeypoints讨论与要点:
Mudbehaviourisextremelydifficulttopredict,andissubjecttointenseresearchactivity.Themodelsthatexisttodayarecontinuouslybeingimproved.对于泥沙运动规律的研究还远远不够,所以泥沙的运动很难预测。
现在的泥沙模型处于不断改进中;Itisimportanttodefinetimescalesofproblemandmodelledandchooseanapproachaccordingly.定义问题的时间尺度并且选择相应的解决办法,这一点是很重要的;Sedimentbehaviourisdependantonthehydrodynamicalconditions.Ifthesearemodelledcorrectlythetrendsandoverallbehaviourcanbeassessedadequately.泥沙的运动很大程度上取决于水动力条件。
如果水动力模拟得足够准确,泥沙的运动趋势可以大体把握。
Evaluationofrelevanttimescalesforstudyisvital.i.e.forlongtermsimulations(months),givingseasonalvariationsandtrendsismoreimportantthandetailedprocessstudies.评估相应的时间尺度极为重要,例如,对于长期模拟(几个月),给出季度变化和趋势,比研究详细的过程更重要。
Biggestproblemisthelackofreliablemeasurementswithwhichtocalibratethemodels.Ideallywerequire:
timeseriesofSPM,in-situmeasurementsoffallvelocities,detailedsedimentmaps.泥沙模拟最大的问题在于缺少可靠的实测资料来率定模型。
理想情况下,泥沙模型需要:
SPM时间序列,实测沉降速度,详细的底床泥沙分布图。
3Dmodelscanrealisticallyonlysimulateshorterevents.Theseeventsmustbecarefullyselectedsuchthattheallimportantflowandsedimentconditionsarecovered.由于计算耗时的限制,三维模型只能模拟较短的时段。
这些时段应该经过精心挑选,能够包含所有重要的水动力条件和泥沙条件。
MIKE21/3MTFM:
TheoreticalBackground理论背景,
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