MIKE-21简介

MIKE21简介潘振华海洋部部门经理E-mail:[e-mail]公司简介独立,公正,客观的科研和咨询机构,非软件公司致力于水动力/水环境/水资源模拟技术的开发和研究国际性公司，分公司遍布各个大洲全球员工1000多人服务对象主要为世界银行、亚行、欧盟、咨询公司、各国流域管理机构等；3成利润用于技术研发；2DHIWater&EnvironmentHørsholm-DenmarkDHI的历史31964年，DanishHydraulicInstititute丹麦水利研究院建立（DHI)，MIKEAbbott1970年，System11开发（MIKE11的前身）,最早的1D河网模型……2000年，DHI合并了VKI(InstitutefortheWaterEnvironment)，更名为DHIWater&Environment2000年，DHI合并了WEST(污水处理厂软件)2005年，DHI合并了DTC(DanishToxicologyCentre)2007年，DHI更名为DHIWATER•ENVIRONMENT•HEALTH2007年，DHI合并了WASY（地下水软件）4DHI国际Productagent产品代理Generalagent总代理DHIoffices办公室DHIsubsidiaries子公司DHIChina丹华水利环境技术有限公司HeadquarterinHorsholm,Denmark10subsidiarieson4continents50localagentsEnvironmentalprojectsin140countriesMIKEByDHI系列主要产品5MIKEURBAN城市给排水管网MIKE21二维模型MIKEBASIN流域管理模型MIKESHE地下水模型MIKE11河流一维模型MIKE3三维模型LITPACK海岸线动力模型West污水处理模型基本模型软件包6河口与海岸•MIKE21二维河口、海岸及海洋模型•MIKE3三维河口、海岸及海洋模型•LITPACK沿海及海岸线地区海床动力模型内陆水资源•MIKE11一维天然河道、灌溉渠道模型•MIKESHE地下水模型（侧重于地下水地表水交互）•Feflow地下水水动力，水质模拟城市水•MOUSE城市污水和雨水管网模型•MIKENET供水管网模型•MIKEUrban基于GIS的城市给水管网/排水管网模型•WEST污水处理工艺流程模型MIKEBASINMIKE3WESTDHISolutionSoftwareSolutionSoftware与MIKEbyDHI系列平行，主要包括：•NS3---计算流体力学模型；•Dashboard---基于BS的决策支持系统；•DIMS---数据收集与整合系统；•FloodWatch---基于ArcGIS的洪水决策支持系统；•ChemManager---化学品管理系统•WAMSim---系泊数学模型DHI中国业务介绍•成立于2004年；•主要业务基于模型的工程咨询；•全部90人；•业务分三块：–MIKEbyDHI软件系列销售，国内客户250家+；–洪水预报、水环境模拟、水资源分配模型和决策支持系统开发–城市给水管网模拟，排水管网模拟和污水处理厂模拟–港口规划、航道、河口整治、海洋新能源、海洋预报；8MIKE21模型结构9水动力泥沙波浪水质MIKE21简介MIKE21各模块的应用MIKE21基本模块的数据流水深和流速矢量沉积物的输入MIKE21MT/ST沉积物浓度变化;沉降情况划分好网格的地形给定边界条件和初始条件模型参数(时间步长,曼宁数等)MIKE21HDMIKE21AD/ECOLab物质浓度及对应的扩散系数,etc.物质浓度的空间变化及衰减MIKE21波浪模块波生流四种网格结构•单一矩形差分网格•矩形嵌套网格•曲线网格-MIKE21C•FM网格(FlexibleModel)12FM网格13•优点：–随意加密–边界拟合–速度–物质量守恒–捕捉间断•缺点：–网格经验计算性能•2008版本包含了水流、传输、泥沙、波浪的并行计算；•并行计算技术使用共享内存的OpenMP协议，可以最大程度的发挥多CPU和多内核CPU的优势；•其他提高计算性能的方法：•代码优化；•对计算网格进行排序，优化内存分配；•计算速度的提升对于硬件配置非常敏感；•计算速度的提升对于模型设置非常敏感；•减少内存分配(~40%)#CPU个数*)1248计算速度倍数**)~1.3~3~5~8*)DellPrecision490withtwoQuad-CoreIntelXeon5300series64-bitprocessors(Quad-CoreIntelXeonE53201.86GHz,1066FSB,2x4MBL2cache,80watts)and8GBofRAM**)和2007版本对比；计算性能•计算速度的提升–对于2D/3D模型:三角形/四边形混合网格•对于已知流向的区域使用四边形网格；•对于未知流向的区域使用三角形网格；多模型之间的耦合全球潮汐模型超过一百个前后处理工具波浪模块波浪模块21大区域离岸模型中尺度近岸模型港口尺度SW(OSW)第三代风浪谱模型NSW(orSW)Parametricfreq.有方向的Nodiffraction波流共同作用考虑风场PMS不规则波有方向的Diffraction忽略流忽略风BW非线性波不规则波有方向的波浪破碎EMS线性波MonochromaticUnidirectional不考虑波浪破碎波浪模块MIKE21SWMIKE21NSWMIKE21PMSMIKE21EMSMIKE21BW折射Xxxxx浅水变形Xxxxx绕射(X)(x)xx反射x(x)xx风xx底摩阻Xxxxx破碎(水深减小)Xxxxx白帽耗散x(x)四相波相互作用X(x)三相波相互作用(X)x波阻(x)不规则波X(x)xx定向波xxxx水深变化xxxx水流影响xxx物理过程水工构筑物堰涵洞桥墩闸门步骤1-分析问题•了解要解决的问题•选用适当的模型–一维，二维或三维？•选用适当的模块–水动力、Ecolab、泥沙或波浪•模拟区域范围–区域大小–空间步长–模型转角24步骤2---数据收集与前处理•数据收集：–地形数据（C-map,XYZ,GIS,CAD,纸制海图等）–边界实测数据和验证数据–风场等参数数据•数据验证：–合理性–一致性25步骤2---数据收集与前处理•数据前处理–地形插值–边界文件制作26步骤3---搭建模型•输入模型参数：–地形文件–边界文件–糙率值–涡粘系数–时间步长–风场–干湿水深–初始水位等27步骤4---运行模型•模型溢出–VeryHighwaterlevel•三个关系：–初始水位Vs.边界水位–时间步长Vs.Courant–地形Vs.EddyViscosity28步骤5---模型率定和验证•率定：–水位–流速，流向–率定标准•验证29E:\YangziEstuary\Calibration\LiR26E02S60M10.dfs0E:\YangziEstuary\Calibration\WS60M10R20E02.dfs0E:\YangziEstuary\tide\BaiJieShan.dfs000:002004-01-0112:0000:0001-0212:0000:0001-0312:0000:0001-0412:0000:0001-0512:0000:0001-06-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.2BaiJieShan步骤6---方案计算30步骤7---结果后处理31•文件类型：–0维，时间序列–1维，断面水位–2维，平面流场–3维，流场•工具–PlotComposer–DataViewer–GISMIKE21典型应用•水动力场模拟•蓄滞洪区和城市防洪模拟•盐水入侵模拟•水质/富营养化模拟•港口泥沙和疏浚•波浪模拟3233杭州湾涌潮模拟34Hangzhou,ChinaComputationaldomain35Hangzhou,China-Comparisonwithmeasuremnts36Hangzhou,ChinaHangzhouTidalBore蓄滞洪区和城市防洪模拟37嫩江NenRiver松花江Songhua第二松花江SecongSonghua月亮泡Yueliang胖头泡Pangtou蓄滞洪区和城市防洪模拟38蓄滞洪区和城市防洪模拟39蓄滞洪区和城市防洪模拟4041奥林匹克公园洪水模型（MIKE21+MIKEUrban+MIKE11）42奥林匹克图片溃坝洪水43长江口盐水入侵模拟44模型区域45长江口盐水入侵模拟4647Measured[PSU]Simulated[PSU]00:002002-03-0100:0003-0300:0003-0500:0003-0700:0003-0900:0003-1100:0003-1351015QingLongGangZ1Measured[PSU]Simulated[PSU]00:002002-03-0100:0003-0300:0003-0500:0003-0700:0003-0900:0003-1100:0003-13510QingLongGangZ2Measured[PSU]Simulated[PSU]00:002002-03-0100:0003-0300:0003-0500:0003-0700:0003-0900:0003-1100:0003-132.04.0BaiMaoShaZ3Measured[PSU]Simulated[PSU]00:002002-03-0100:0003-0300:0003-0500:0003-0700:0003-0900:0003-1100:0003-131.02.0NewLiuHeShaZ4Measured[PSU]Simulated[PSU]00:002002-03-0100:0003-0300:0003-0500:0003-0700:0003-0900:0003-1100:0003-130510ZhongJunZ5Measured[PSU]Simulated[PSU]00:002002-03-0100:0003-0300:0003-0500:0003-0700:0003-0900:0003-1100:0003-131.02.03.0SouthBranchQiYaKouY4Measured[PSU]Simulated[PSU]00:002002-03-0100:0003-0300:0003-0500:0003-0700:0003-0900:0003-1100:0003-132.04.0SouthBranchQiYaKouY5Measured[PSU]Simulated[PSU]00:002002-03-0100:0003-0300:0003-0500:0003-0700:0003-0900:0003-1100:0003-131.02.0SouthBranchQiYaKouY6Measured[PSU]Simulated[PSU]00:002002-03-0100:0003-0300:0003-0500:0003-0700:0003-0900:0003-1100:0003-130.51.01.5NorthChannelofSouthBranchY7Measured[PSU]Simulated[PSU]00:002002-03-0100:0003-0300:0003-0500:0003-0700:0003-0900:0003-1100:0003-130.51.01.5NorthChannelofSouthBranchY8太湖富营养化模型48•Catchmentareaof39,895km2•Totallengthofriversisabout120,000km•219rivers,creeksandbrooksofvarioussizesareconnectedtothela