河流、海洋和水环境数值仿真平台及其应用
河流水文数值模拟及二维流体力学仿真研究
河流水文数值模拟及二维流体力学仿真研究一、引言河流水文数值模拟及二维流体力学仿真研究是以计算机模拟为手段，研究河流水动力学现象的学科。
该领域涉及到流体力学、数值计算、水文学等多个学科，重点研究水文过程的物理本质，利用数学方法和计算机技术进行数值模拟，揭示河流水文环境的动态变化规律，为水资源管理和环境保护提供科学依据。
二、河流水文数值模拟技术1.概述河流水文数值模拟技术是一种基于数值分析理论和计算机模拟技术的水文学研究方法。
该方法以数学方程为基础，采用计算机模拟技术，通过对河流系统的数值计算和模拟，达到预测和解决具体问题的目的。
2.主要应用河流水文数值模拟技术主要应用于以下领域：⑴预测洪水、旱涝、水质变化等水文过程；⑵研究河流形态和输沙过程的演变规律；⑶优化河流水能利用和水利工程设计方案；⑷计算河流水力学力学特性和河道水动力学模型；⑸分析水污染物的扩散和化学反应。
其中，流量预测和水能利用是常见的应用领域，并得到广泛应用。
3. 模型构建河流水文数值模拟的基础是建立一种数学模型，模拟水文过程的自然变化。
建立模型可以采用解析方法或者数值分析方法。
其中，数值分析方法是将问题转化为差分或代数方程组，使用计算机进行模拟，得到系统的数值解，从而揭示水文过程的规律。
河流水文数值模拟的基本要素包括：⑴模型区域；⑵模型计算时间步长；⑶模型边界条件；⑷模型计算反演算法及数值算法。
4. 模型验证模型验证是河流水文数值模拟技术的关键环节。
模型验证需要进行数据比对分析，针对实验结果和模拟结果进行对比。
通过比对分析，评估模型的可靠性和预测效果，完善模型。
三、二维流体力学仿真技术1.概述二维流体力学仿真技术是通过计算机模拟，研究流体在二维平面内的物理特性和动力学行为的一种方法。
该技术可以广泛应用于河流湖泊、海洋环境等不同规模的自然环境中，研究流体的流动过程及与周围介质的相互作用。
2. 主要应用二维流体力学仿真技术主要应用于以下领域：⑴研究河流湖泊的水动力学特性，预测水位变化、水流波浪特性等相关问题；⑵优化水利工程设计方案、控制河流湖泊水质；⑶分析环境污染和气溶胶扩散过程；⑷研究台风、海啸波浪等极端气象事件的影响。
MIKE系列软件介绍
MIKE系列软件介绍一、MIKE主要软件简介1.水资源、海洋模型软件◆MKE11◆MIKE21◆MIKEBASIN◆MIKESHE2.城市水问题模型软件◆MIKEMOUSE◆MIKENETMIKE软件是丹麦水资源及水环境研究所（DHI）的产品。
DHI是非政府的国际化组织，基金会组织结构形式，主要致力于水资源及水环境方面的研究，拥有世界上最完善的软件、领先的技术。
被指派为WHO（The World Health Organization ）水质评估和联合国环境计划水质监测和评价合作中心之一。
DHI的专业软件是目前世界上领先，经过实际工程验证最多的，被水资源研究人员广泛认同的优秀软件。
软件的功能涉及范围从降雨→产流→河流→城市→河口→近海→深海，从一维到三维，从水动力到水环境和生态系统，从流域大范围水资源评估和管理的MIKEBASIN，到地下水与地表水联合的MIKESHE，一维河网的MIKE11，城市供水系统的MIKENET和城市排水系统的MIKEMOUSE，二维河口和地表水体的MIKE21，近海的沿岸流LITPACK，直到深海的三维MIKE3。
二、MIKE11一维河道、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。
MIKE11包含如下基本模块：水动力学模块（HD）：采用有限差分格式对圣维南方程组进行数值求解，模拟水文特征值（水位和流量）。
降雨径流模块（RR）：对降雨产流和汇流进行模拟。
包括NAM，UHM，URBAN，SMAP模型对流扩散模块（AD）：模拟污染物质在水体中的对流扩散过程。
水质模块（WQ）：对各种水质生化指标进行物理的、生化的过程进行模拟。
可进行富营养化过程、细菌及微生物、重金属物质迁移等模拟。
泥沙输运模块（ST）：对泥沙在水中的输移现象进行模拟，研究河道冲淤状况。
MIKE系列软件介绍1
MIKE系列软件介绍一、MIKE主要软件简介1.水资源、海洋模型软件◆ MKE11◆ MIKE21◆ MIKEBASIN◆ MIKESHE2.城市水问题模型软件◆ MIKEMOUSE◆ MIKENETMIKE软件是丹麦水资源及水环境研究所（DHI）的产品。
DHI是非政府的国际化组织，基金会组织结构形式，主要致力于水资源及水环境方面的研究，拥有世界上最完善的软件、领先的技术。
被指派为WHO（The World Health Organization ）水质评估和联合国环境计划水质监测和评价合作中心之一。
DHI的专业软件是目前世界上领先，经过实际工程验证最多的，被水资源研究人员广泛认同的优秀软件。
软件的功能涉及范围从降雨→产流→河流→城市→河口→近海→深海，从一维到三维，从水动力到水环境和生态系统，从流域大范围水资源评估和管理的MIKEBASIN，到地下水与地表水联合的MIKESHE，一维河网的MIKE11，城市供水系统的MIKENET和城市排水系统的MIKEMOUSE，二维河口和地表水体的MIKE21，近海的沿岸流LITPACK，直到深海的三维MIKE3。
二、MIKE11一维河道、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。
MIKE11包含如下基本模块：水动力学模块（HD）：采用有限差分格式对圣维南方程组进行数值求解，模拟水文特征值（水位和流量）。
降雨径流模块（RR）：对降雨产流和汇流进行模拟。
包括NAM，UHM，URBAN，SMAP 模型对流扩散模块（AD）：模拟污染物质在水体中的对流扩散过程。
水质模块（WQ）：对各种水质生化指标进行物理的、生化的过程进行模拟。
可进行富营养化过程、细菌及微生物、重金属物质迁移等模拟。
泥沙输运模块（ST）：对泥沙在水中的输移现象进行模拟，研究河道冲淤状况。
测绘技术中的水文模型软件介绍
测绘技术中的水文模型软件介绍随着科技的不断发展，测绘技术在各个领域中的应用也越来越广泛。
在水文领域中，测绘技术的应用可以提供准确的地理信息数据，为水文模型的建立和分析提供有力支持。
本文将介绍几款在测绘技术中常用的水文模型软件。
一、MIKE软件系列MIKE软件系列是由丹麦水文研究所（DHI）开发的一套综合性水文模型软件。
该软件系列包括MIKE11、MIKE21、MIKE SHE等模型，可以模拟河流、湖泊、海岸等水体的水动力过程以及水质、水量等相关参数。
MIKE系列软件具有模型精度高、功能丰富等特点，被广泛应用于水文领域。
MIKE11模型是一种用于模拟河流水动力过程的数学模型。
它可以模拟水流的流速、水位、水面宽度等情况，对于河道治理和水资源管理具有重要意义。
MIKE21模型则是一种用于模拟海域和湖泊水动力过程的数学模型。
它可以模拟潮汐、海浪、水位变化等情况，对于海岸工程和海洋资源研究具有重要作用。
MIKE SHE模型是一种用于模拟流域水文循环过程的数学模型，可以模拟降雨、蒸发、径流等情况，对于水资源管理和灾害预警具有重要意义。
二、HEC系列软件美国土木工程研究局（HEC）开发的HEC系列软件也是测绘技术中常用的水文模型软件。
这些软件包括HEC-HMS、HEC-RAS、HEC-GeoRAS等模型，可以模拟降雨径流过程、河流水动力过程以及地理信息系统数据处理。
HEC-HMS模型是一种用于模拟流域降雨径流过程的水文模型。
它可以模拟降雨的生成和径流的形成，对于流域洪水预警和水资源管理非常重要。
HEC-RAS模型是一种用于模拟河流水动力过程的水文模型。
它可以模拟河流的水位、流速、河床形态等情况，对于河流的治理和水利工程设计具有重要作用。
而HEC-GeoRAS软件则是用于处理地理信息系统数据的工具，可以将地理信息系统数据与HEC-RAS模型相结合，提供更全面、准确的河流水动力模拟结果。
三、SWMM软件SWMM（Storm Water Management Model）是由美国环保局（EPA）开发的一款用于模拟城市暴雨径流过程的水文模型软件。
MIKE系列软件介绍
、MIKE主要软件简介1,水资源、海洋模型软件♦MKE11♦MIKE21♦MIKEBASIN♦MIKESHE2,城市水问题模型软件♦MIKEMOUSE♦MIKENETMIKE软件是丹麦水资源及水环境研究所〔DHI〕的产品.DHI是非政府的国际化组织,基金会组织结构形式,主要致力于水资源及水环境方面的研究, 拥有世界上最完善的软件、领先的技术.被指派为WHO〔 The World Health Organization 〕水质评估和联合国环境方案水质监测和评价合作中央之一.DHI的专业软件是目前世界上领先,经过实际工程验证最多的,被水资源研究人员广泛认同的优秀软件.软件的功能涉及范围从降雨-产流-河流-城市- 河口-近海-深海,从一维到三维,从水动力到水环境和生态系统, 从流域大范围水资源评估和治理的MIKEBASIN到地下水与地表水联合的MIKESHE一维河网的MIKE11,城市供水系统的MIKENE刷城市排水系统的MIKEMOUS曰维河口和地表水体的MIKE21,近海的沿岸流LITPACK直到深海的三维MIKES二、MIKE11一维河道、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、水资源水量水质治理、水利工程规划设计论证均可得到广泛应用.MIKE11包含如下根本模块：水动力学模块〔HD：采用有限差分格式对圣维南方程组进行数值求解,模拟水文特征值〔水位和流量〕.降雨径流模块〔RR:对降雨产流和汇流进行模拟.包括NAM UHM URBANSMAP 模型对流扩散模块〔AD：模拟污染物质在水体中的对流扩散过程.水质模块〔WQ:对各种水质生化指标进行物理的、生化的过程进行模拟. 可进行富营养化过程、细菌及微生物、重金属物质迁移等模拟.泥沙输运模块〔ST〕:对泥沙在水中的输移现象进行模拟,研究河道冲淤状况.MIKE11除上述根本模块外,还有各种附件模块如洪水预报〔FF〕模块、GIS 模块、溃坝分析模块〔DB〕、水工结构分析〔SO模块、富营养化模块〔EU、重金属分析模块〔WQHM?.MIKE11模拟的垮坝〔溃堤〕洪水淹没过程MIKE11模拟的泥砂输移规律三、MIKE21--河口、海岸综合模拟系统软件MIKE21 是专业的二维自由水面流动模拟系统工程软件包,适用于湖泊、河口、海湾和海岸地区的水力及其相关现象的平面二维仿真模拟. 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.主要用于河口、河流、海洋、水库等地表水体流动、波浪、水环境变化、泥沙运移等二维水利专业工程软件.该软件包含的模型：♦二维水动力模型♦波浪模型♦水质运移模型♦富营养模型♦泥沙运移模型可进行水利工程设计及规划、复杂条件下的水流计算、洪水淹没计算、泥沙沉积与传输、水质模拟预报和环境治理规划等多方面研究应用.其他功能：MIKE21可与MIKE11耦合,既一维、二维耦合,进行河口复杂水流的模拟, 洪水预报和淹没范围计算等.软件融入GIS技术,方便了数据的采集和处理,并包含先进的数据前、后处理和图形专用工具,重要计算区域变剖分网格加密计算处理技术.先进的图形工具使数据进行可视化的输入、编辑、分析和多形式输出结果的表达.动态、三维高度可视化的结果表达方式、时间序列图等输出方式.MIKE21模拟的水质运移过程基于GIS的水下地形处理和显示四、MIKEBASI端域水资源规划和治理平台MIKE BASIN 是应用于流域或区域的水资源综合规划和治理工具.软件基于GIS平台,采用数学模型技术解决流域的地表水产汇计算,地下水资源的计算与评价,流域水环境状况分析等具体问题.模型包含进行水库的优化调度〔单库、多库联调〕和对水力资源进行模拟计算,对农业灌溉用水、城市工业、生活供水进行方案调配等功能模块.该软件可对未来流域复杂的水资源计算和多目标开发利用、水环境保护、制定工程规划等专项研究提供有效工具.以流域节点图为根底,把实际水资源系统中的一些根本规律抽象成为数学关系式,通过运行模型,追踪河道径流、水库蓄水、水质等变化过程,分析计算每个节点的物理指标,从而到达在时间上和空间上模拟流域各种水资源信息特征的目的.包括：♦水量平衡模型♦水文分析模型♦地下水模型♦综合水质模型♦水库调度♦水量分配模型MIKEBASIN通用性强,适于大、小流域和行政区域各种复杂条件水资源问题研究.综合性强.可进行水量、水质综合平衡研究,单库,多库联合优化调度等多目标问题研究.各种专业模型先进、实用,可便捷进行节点水平衡、缺水程度、保证率计算基于GIS平台,建模快速,数据前处理灵活,后处理以多种形式直观表达, 易于分析、统计等.可视化操作界面,友好,方便.五、MIKESH——地下水、地表水综合性的规划治理软件工具MIKESHE是进行大范围陆地水循环研究的工具,侧重地下水资源和地下水环境问题分析、规划和治理.软件主要包括一维非饱和带,二、三维饱水带水量模拟模型和对流弥散模型、水质模型〔包括水文地球化学模型如吸附和解吸、生化反响过程,农作物生长模型与氮、磷循环专业模块〕.MIKESHBS可以与MIKE11 模型耦合计算,并包含坡面流、蒸散发模型,模型运算采用不同时间步长技术.融入GIS技术,可视化的输入、编辑、分析,参数自动识别,局部重点计算区域剖分网格加密计算技术.并采用动态、三维计算结果表达、时间序列图等多输出方式. MIKE SHE 是目前世界上综合性和功能最强、最优秀、应用范围最广的综合模型软件.MIKESHE可用于流域或局部区域不饱和、饱和带二、三维地下水水资源计算、优化调度和规划,地表、地下水的联合计算和调度,供水井井网优化、湿地的保护、恢复和生态保护,氮、磷等常规污染组分、重金属、有害放射性物质迁移、甚至酸性水渗流等复杂问题的模拟、追踪和预报,地下水运动过程中的地球化学反响、生物化学反响的模拟分析、污染含水层水体功能的恢复与治理,农作物生长对水分和污染物质在非饱和带运移的影响等综合研究.MIKESHES于GIS的数据可视化前处理MIKESHEf算结果表达六、MIKEMOUS^城市排水系统模拟软件MOUSE是模拟城市排水,污水系统的水文,水力学和水质等集成工程软件, 它集成了城市下水系统中的外表流,明渠流,管流,水质,和泥沙传输等模型.MOUSE的典型应用包括合流下水道溢出研究〔CSO〕生活污水管溢出〔SSO〕复杂RTC计算和分析,分析和诊断现有雨水和生活污水管系统问题. 应用MOUSE 可研究：♦下水道系统的退水时间？♦超负荷载的主要原因？♦是否需要替换有问题的下水道,安装新的水槽和堰等？♦运行规那么的改变对环境将产生怎样的长期影响？♦沉淀物会滞留在下水道中的什么位置,为什么会滞留？♦暴雨之后,在溢流堰和污水处理厂的污染物状况？七、MIKENET----新一代城市供水系统治理专业软件♦内嵌先进水力专业模型采用EPANE梗拟压力管道系统内水力和水质,跟踪每根管道内水的流动、节点的水压力、水池的水位和网络内化学物的浓度.♦强大数据治理功能内嵌SQL Server数据库治理系统,对大量的供水系统空间和属性数据进行有效治理、编辑、查询和输出.♦便捷的供水网络模型建立方式使用MIKE NET内置工具可以很快地建立模型.网络图可以直接导入MapInfo, ArcInfo 或ArcView数据格式,或使用鼠标简单地点击生成.♦实时限制功能管网自动监控系统〔压力、水质等〕,用任何SCAD原统实现供水取水水源到用户的实时监测和操作运行模拟.实时限制和掌握供水系统运行状况.♦逼真的动态演示MIKE NET＞供多种平面图和剖面图表示方式,动态演示平面、剖面管网压力分布、水质变化等模拟结果.MIKE系列软件关键技术掌握一、MIKE主要软件简介1.水资源、海洋模型软件♦MKE11♦MIKE21♦MIKEBASIN♦MIKESHE2.城市水问题模型软件♦MIKEMOUSE♦MIKENETMIKE软件是丹麦水资源及水环境研究所〔DHI〕的产品.DHI是非政府的国际化组织, 基金会组织结构形式, 主要致力于水资源及水环境方面的研究, 拥有世界上最完善的软件、领先的技术.被指派为WHQThe World Health Organization 〕水质评估和联合国环境方案水质监测和评价合作中央之一.DHI的专业软件是目前世界上领先,经过实际工程验证最多的,被水资源研究人员广泛认同的优秀软件. 软件的功能涉及范围从降雨一产流一河流一城市一河口一近海一深海,从一维到三维,从水动力到水环境和生态系统,从流域大范围水资源评估和治理的MIKEBASIN到地下水与地表水联合的MIKESHE一维河网的MIKE11,城市供水系统的MIKENE林口城市排水系统的MIKEMOUSU维河口和地表水体的MIKE21,近海的沿岸流LITPACK直到深海的三维MIKE3二、MIKE11一维河道、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、水资源水量水质治理、水利工程规划设计论证均可得到广泛应用.MIKE11包含如下根本模块：水动力学模块〔HD :采用有限差分格式对圣维南方程组进行数值求解,模拟水文特征值〔水位和流量〕.降雨径流模块〔RR〕:对降雨产流和汇流进行模拟.包括NAM UHM URBAN SMAP 模型对流扩散模块〔AD〕:模拟污染物质在水体中的对流扩散过程.水质模块〔WQ :对各种水质生化指标进行物理的、生化的过程进行模拟. 可进行富营养化过程、细菌及微生物、重金属物质迁移等模拟.泥沙输运模块〔ST〕:对泥沙在水中的输移现象进行模拟,研究河道冲淤状况.MIKE11除上述根本模块外,还有各种附件模块如洪水预报〔FF〕模块、GIS模块、溃坝分析模块〔DB、水工结构分析〔SO模块、富营养化模块〔EUI〕、重金属分析模块〔WQHM等.MIKE11模拟的垮坝〔溃堤〕洪水淹没过程MIKE11模拟的泥砂输移规律三、MIKE21--河口、海岸综合模拟系统软件MIKE21是专业的二维自由水面流动模拟系统工程软件包,适用于湖泊、河口、海湾和海岸地区的水力及其相关现象的平面二维仿真模拟. 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.主要用于河口、河流、海洋、水库等地表水体流动、波浪、水环境变化、泥沙运移等二维水利专业工程软件.该软件包含的模型：♦二维水动力模型♦波浪模型♦水质运移模型♦富营养模型♦泥沙运移模型可进行水利工程设计及规划、复杂条件下的水流计算、洪水淹没计算、泥沙沉积与传输、水质模拟预报和环境治理规划等多方面研究应用.其他功能：MIKE21可与MIKE11耦合,既一维、二维耦合,进行河口复杂水流的模拟, 洪水预报和淹没范围计算等.软件融入GIS技术,方便了数据的采集和处理,并包含先进的数据前、后处理和图形专用工具,重要计算区域变剖分网格加密计算处理技术.先进的图形工具使数据进行可视化的输入、编辑、分析和多形式输出结果的表达.动态、三维高度可视化的结果表达方式、时间序列图等输出方式.MIKE21模拟的水质运移过程基于GIS的水下地形处理和显示四、MIKEBASINK域水资源规划和治理平台MIKE BASIN是应用于流域或区域的水资源综合规划和治理工具.软件基于GIS平台,采用数学模型技术解决流域的地表水产汇计算,地下水资源的计算与评价, 流域水环境状况分析等具体问题.模型包含进行水库的优化调度〔单库、多库联调〕和对水力资源进行模拟计算,对农业灌溉用水、城市工业、生活供水进行方案调配等功能模块.该软件可对未来流域复杂的水资源计算和多目标开发利用、水环境保护、制定工程规划等专项研究提供有效工具.以流域节点图为根底,把实际水资源系统中的一些根本规律抽象成为数学关系式,通过运行模型,追踪河道径流、水库蓄水、水质等变化过程,分析计算每个节点的物理指标,从而到达在时间上和空间上模拟流域各种水资源信息特征的目的.包括：♦水量平衡模型♦水文分析模型♦地下水模型♦综合水质模型♦水库调度♦水量分配模型MIKEBASIN!用T^强,适于大、小流域和行政区域各种复杂条件水资源问题研究.综合性强.可进行水量、水质综合平衡研究,单库,多库联合优化调度等多目标问题研究.各种专业模型先进、实用,可便捷进行节点水平衡、缺水程度、保证率计算等.基于GIS平台,建模快速,数据前处理灵活,后处理以多种形式直观表达, 易于分析、统计等.可视化操作界面,友好,方便.五、MIKESHE■一地下水、地表水综合性的规划治理软件工具MIKESHE是进行大范围陆地水循环研究的工具, 侧重地下水资源和地下水环境问题分析、规划和治理.软件主要包括一维非饱和带,二、三维饱水带水量模拟模型和对流弥散模型、水质模型〔包括水文地球化学模型如吸附和解吸、生化反响过程,农作物生长模型与氮、磷循环专业模块〕. MIKESH斑可以与MIKE11模型耦合计算,并包含坡面流、蒸散发模型,模型运算采用不同时间步长技术.融入GIS技术,可视化的输入、编辑、分析,参数自动识别,局部重点计算区域剖分网格加密计算技术.并采用动态、三维计算结果表达、时间序列图等多输出方式.MIKE SHE是目前世界上综合性和功能最强、最优秀、应用范围最广的综合模型软件.MIKESHE!用于流域或局部区域不饱和、饱和带二、三维地下水水资源计算、优化调度和规划,地表、地下水的联合计算和调度,供水井井网优化、湿地的保护、恢复和生态保护,氮、磷等常规污染组分、重金属、有害放射性物质迁移、甚至酸性水渗流等复杂问题的模拟、追踪和预报,地下水运动过程中的地球化学反响、生物化学反响的模拟分析、污染含水层水体功能的恢复与治理,农作物生长对水分和污染物质在非饱和带运移的影响等综合研究.MIKESH逊于GIS的数据可视化前处理MIKESHEt算结果表达六、MIKEMOUSE一城市排水系统模拟软件MOUSEI模拟城市排水,7水系统的水文,水力学和水质等集成工程软件, 它集成了城市下水系统中的外表流,明渠流,管流,水质,和泥沙传输等模型.MOUS的典型应用包括合流下水道溢出研究〔CSO〕生活污水管溢出〔SSO〕, 复杂RTC计算和分析, 分析和诊断现有雨水和生活污水管系统问题.应用MOUSET研究：♦下水道系统的退水时间？♦超负荷载的主要原因？♦是否需要替换有问题的下水道,安装新的水槽和堰等？♦运行规那么的改变对环境将产生怎样的长期影响？♦沉淀物会滞留在下水道中的什么位置,为什么会滞留？♦暴雨之后,在溢流堰和污水处理厂的污染物状况？七、MIKENET----新一代城市供水系统治理专业软件♦内嵌先进水力专业模型采用EPANE模拟压力管道系统内水力和水质,跟踪每根管道内水的流动、节点的水压力、水池的水位和网络内化学物的浓度.♦强大数据治理功能内嵌SQL Server数据库治理系统,对大量的供水系统空间和属性数据进行有效治理、编辑、查询和输出.♦便捷的供水网络模型建立方式使用MIKENET内置工具可以很快地建立模型. 网络图可以直接导入MapInfo, ArcInfo 或ArcView数据格式,或使用鼠标简单地点击生成.♦实时限制功能管网自动监控系统〔压力、水质等〕,用任何SCAD质统实现供水取水水源到用户的实时监测和操作运行模拟.实时限制和掌握供水系统运行状况.♦逼真的动态演示MIKE NET提供多种平面图和剖面图表示方式,动态演示平面、剖面管网压力分布、水质变化等模拟结果.。
HECRAS原理
HECRAS原理HECRAS（Hydrologic Engineering Centers River Analysis System）是一种用于河流水文、水力学和水质模拟的计算机程序，是美国军事工程中心（Hydrologic Engineering Center）开发的一款流水模型软件。
首先，HECRAS采用二维数值流模型，将河流系统划分为一个个的断面，然后通过对流体运动方程和能量方程的求解，计算流体在每个断面上的水流速度、水位和水深等参数的变化。
同时，考虑到地形、河床坡度和摩擦阻力等因素，对水流进行动力学模拟，以获取河流断面处的水流特性。
其次，HECRAS考虑水体的流量输入和输出，通过模拟入口处的径流量和出口处的水位变化，对流量进行平衡计算。
通过这样的方式，可以精确地模拟各种情况下的水流变化，如洪水过程、河床沉积物运动和水质变化等。
此外，HECRAS还可以进行水质模拟，通过考虑溶解氧、氨氮、溶解态氮和磷等因素的迁移和转化过程，预测水质的变化情况。
它可以分析水流对水质的影响，比如水动力对溶解氧的影响，从而指导水资源管理和污染物治理等工作。
另外，HECRAS还考虑到河流中的各种防洪措施，如堤坝、闸门和泄洪道等。
通过给定这些措施的特性参数，HECRAS可以模拟它们对水流变化的影响，从而评估不同防洪措施的效果和可行性。
最后，HECRAS提供了可视化的结果展示功能，可以生成二维和三维的水流图像、流速剖面和水质分布等，以及洪水淹没区域、河床变化等重要信息。
这些结果可以帮助工程师和水利管理者更好地理解河流的流变特性和水质情况，并基于此做出有效的决策。
总结起来，HECRAS应用了数值分析和模拟技术，结合水动力学和水质过程理论，提供了全面细致的河流水文、水力学和水质模拟分析。
它的原理主要包括二维数值流模型、流量平衡计算、水质模拟、考虑防洪措施和可视化结果展示等方面。
通过HECRAS的应用，可以更好地了解河流系统的运行情况，为水资源管理和工程决策提供科学依据。
海洋环境数值模拟与预报技术研究
海洋环境数值模拟与预报技术研究随着经济的发展和人口的增长，全球的海洋环境受到了越来越大的压力。
污染、气候变化、过度捕捞等问题日益严峻，对海洋生态系统和人类健康造成了严重威胁。
为了更好地理解海洋环境，及时发现和解决问题，海洋环境数值模拟与预报技术被广泛应用。
一、海洋环境数值模拟技术海洋环境数值模拟技术是基于海洋动力学、物理、化学、生物学等基础学科和海洋环境监测数据开展的，旨在模拟和预测海洋环境和生态系统的变化趋势。
这项技术主要包括海洋数值模型建立和参数优化、模拟实验和数据处理等内容。
1.1 海洋数值模型建立和参数优化海洋数值模型建立是海洋环境数值模拟技术的第一步，需要收集并处理监测数据、形成完整的模型框架和数值算法，同时确定各种因素的参数值。
有了模型，就可以模拟各种复杂的现象和预测不同的情形。
参数优化则是指对模型各项参数进行调整，以尽可能符合实际数据和观测结果，以提高模型精确度和可预测性。
1.2 模拟实验和数据处理模拟实验通常是通过计算机对建好的海洋数值模型进行微观的模拟和预测，得出各种参数在不同条件下的变化趋势和范围，预测海洋环境的发展趋势。
而数据处理是将监测、模拟、预报等数据进行处理，提取信息、统计特征以及进行综合分析的过程。
二、海洋环境预报技术海洋环境预报技术是基于海洋环境数值模拟技术，利用实时监测数据进行预测和提醒，以对海洋环境变化做出快速反应。
这项技术主要包括预警系统建立和预测模型优化等内容。
2.1 预警系统建立预警系统是指利用现代技术手段，通过对海洋环境监测数据进行实时分析和处理，及时发布和传播海洋环境变化的信息以及相应的应对措施。
预警系统主要包括预警信息采集、监测数据处理、信息发布和应急响应等环节。
2.2 预测模型优化为了让海洋环境预报技术更加准确和实用，预测模型的优化是至关重要的。
通过对历史数据和实时监测数据的分析，以及对数值模型的优化，优化预测模型的精度和可靠性，进一步提高预测水平。
地表水环境数值模拟与预测——efdc建模技术及案例实训
地表水环境数值模拟与预测——efdc建模技术及案例实训地表水环境数值模拟与预测是一种基于数学方法和计算机模型的技术，可以对地表水环境的水质、水量及水流动态进行模拟与预测，为水环境管理和决策提供科学依据。
在这项技术中，EFDC （Environmental Fluid Dynamics Code）建模技术是一种常用且广泛应用的方法。
EFDC建模技术使用数值模型来模拟地表水环境中的水动力过程，以及与水质有关的物理、化学和生物过程。
该技术基于Navier-Stokes 方程、质量守恒方程和相关的物理学原理，结合网格划分和离散计算方法，通过计算机程序来模拟和预测水体的运动和混合过程。
EFDC建模技术可以对各种复杂的水体系统进行建模，如河流、湖泊、水库、沿海区域等。
通过收集和整理相关的水动力、水质和水生态学数据，可以对水环境进行定量的数值模拟和预测。
利用该技术，可以研究水体中的水流速度、水位变化、溶解氧、水温、营养盐、悬浮物、有机物等物理、化学和生物参数的空间和时间分布规律。
EFDC建模技术在实际应用中有着广泛的应用场景。
例如，可以用于评估工业废水排放对水体的影响，预测水污染物的扩散和转移路径，指导水资源规划和管理，优化水环境监测网络布局，并提供紧急事件应急响应等。
此外，EFDC建模技术还可以与其他模型和数据集成，提高模拟和预测的准确性和可靠性。
例如，可以将EFDC模型与水质模型、生态模型和气象模型等进行耦合，以获得更全面和综合的水环境模拟结果。
总之，EFDC建模技术是一种重要的工具，可以对地表水环境进行数值模拟和预测，为水环境管理和决策提供科学依据。
随着该技术的不断发展和完善，相信将在未来对水环境保护和可持续发展起到越来越重要的作用。
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波 浪 引 起 的 沿 岸 流 使 污 染 物 沿 岸 徘 徊 。② 首 次 建 立 了 考
虑 氦 、 转 化 和 水 动 力 学 条 件 的 渤 海 湾 生 态 水 动 力 学 模 磷
型 ， 研 究 了 渤 海 湾 的 浮 游 生 态 系 统 特 性 和 水 质 评 价 方
法 ，得 到 的成 果 为 天津 市 海洋 功 能 区 划 和 管 理 所 采 纳 ， 为 国 家 和 天 津 市 编 制 “ 一 五 ”战 略 规 划 等 提 供 了 技 术 十
关 键 科 技 问 题 是 ： 述 问 题 的 数 学 模 型 的 建 立 ， 值 方 描 数 法 的 选 择 ， 值 技 术 的 开 发 ， 验 或 现 场 监 测 资 料 对 软 数 实
件 的 验 证 ， 后 处理 及 可 视 化 和 动 画 实 现 。 数 值 技 术包 前 括 ： 格 生 成 、 界 处 理 （ 边 界 、自 由 表 面 边 界 、 边 界 网 边 动 开
【 关冀词ｌ－ 境 数值仿真平台 软件包 ｅＪ ￣
“ 流 、 洋 和 水 环 境 数 值 仿 真 平 台 ” 简 称 “ 台 ” 河 海 （ 平 ）
是 计 算 机 仿 真 技 术 、 计 算 流 体 力 学 的 理 论 和 方 法 在 水
利 、 洋 和 水 环 境 领 域 中 的应 用 ， 多 学 科 交 叉 的成 果 。 海 是 它 可 用 来 重 演 和 预 报 自 然 界 或 修 建 工 程 后 的 波 、 和 水 流
白。
境 数 值 仿 真 平 台 ” 软 件 包 ， 决 了 大 量 工 程 难 题 和 水 和 解
环 境 问题 。
“ 台 ” 的 核 心 模 块 是 由 ６个 系 统 组 成 的 一 整 套 适 平 用 于 不 同 维 数 、 度 的 波 、 和 水 质 软 件 。研 发 中 解 决 的 尺 流
支持。 ２ 世 纪 ８ 年 代 ， 用 数 值 模 拟 方 法 成 功 地 预 报 了 毛 ０ ０
中 的水 波 问题 进 行 综 合 模 拟 研 究 。 软件包同时还包括 “ 体 质 点 跟 踪 ” 地 形 处 理 系 流 、“
里 塔 尼 亚 友 谊 港 的 下 游 岸 线 冲 刷 ， 核 了 日 元 贷 款 的 石 复 臼 港 转 向 平 台 的 波 浪 力 ， 时 解 决 了 工 程 难 题 ， 证 了 及 保
中 ，在 平 台 的 基 础 上 又 开 发 了 ２ 套 派 生 数 学 模 型 和 软 ０
件 。
下 ， 基 于 这 些 数 学 模 型 所 开 发 出 的 专 业 软 件 规 范 化 和 将
商 业 化 ， 立 了 拥 有 全 部 知 识 产 权 的 “ 流 、 洋 和 水 环 建 河 海
究 ， 行 了 大 量 的 实 验 和 渤 海 湾 的 现 场 监 测 ， 模 型 进 进 对
行 了 严 格 的 验 证 。 ２ ０１年 ， 题 组 在 天 津 市 科 委 高 新 技 ０ 课 术 攻 关 项 目 “ 流 、 洋 和 水 环 境 数 值 模 拟 研 究 ” 持 河 海 支
和 造 波 边 界 ） 并 将 计 算 机领 域 的 一 些 最 新 成 果 融 入 其 ，
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有 利 于 用 户 深 入 分 析和 理 解 仿 真 模 拟 结 果 ， 而 为 设计 从 或 决 策提 供 更 好 的 启 示和 指 导 。
利 用 该 成 果 还 探 索 和 揭 示 了 自 然 现 象 和 规 律 ：① 首
次 揭 示 了 缓 坡 浅 水 海 湾 污 染 物 的 输 移 扩 散 规 律 ， 现 了 发 波 浪 是 缓 坡 海 岸 污 染 物 输 移 扩 散 的 重 要 影 响 因 素 ， 理 从 论 上 证 明 了 天 津 沿 岸 滩 涂 严 重 污 染 的 重 要 原 因 是 由 于
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陶建 华 （ 天津大学环境科学与工程研究院 天津 ３０７ ） ００２
河流 海洋和水环境数值
仿真平 台及其应 用
【 要】 薯 集中介绍了“ 河流、 海洋和水环境数值仿真平台” 项目取得的创新技术， 阐述了其在重演和预报 自然界
或修 建工程后 的波、 流和水质现 象及规律 中的巨大作用 ， 并指 出项 目在推广应用后取得 的显著收益。
这 些 数 学 模 型 和 软 件 ，可 以 单 个 用 于 河 流 、 海 洋 和 水 环 境 问 题 的 某 一 主 要 问 题 进 行 数 值 模 拟 ， 可 以 用 多 也
收稿 日期 ：０ ６ ０ — ７ ２０— ５０
个 数学 模 型组 合 的 形 式 ， 多项 水环 境 问 题 或 海 岸 工 程 对
２ Ｏ世 纪 ８ Ｏ年 代 以 来 ， 题 组 在 国 家 自 然 科 学 基 金 、 课 天 津 市 自 然 科 学 基 金 和 交 通 部 “海 港 水 文 规 范 ” 多 个 等 项 目 资 金 的 资 助 下 ， 合 大 量 工 程 项 目 ， 河 流 、 洋 和 结 对 海 水 环 境 数 学 模 型 、 值 方 法 和 数 值 技 术 进 行 了 长 期 的 研 数
质 现 象 及 规 律 ， 工 程 规 划 、 计 和 水 环 境 的 治 理 提 供 为 设
科 学 决 策 的 依 据 ， 可 为 开 发 新 的 数 学 模 型 和 软 件 提 供 也
基 础 平 台 。 它 是 在 长 期 研 究 的 基 础 上 自 主 研 发 的 数 学 模 型 群 和 软 件 包 。软 件 包 包 括 核 心 模 块 、 后 处 理 模 块 、 前 可 视 化 模 块 和 后 台 数 据 库 ， 有 全 部 知 识 产 权 ， 能 与 国 拥 功 外 同 类 先 进 水 平 同 步 ，填 补 了 我 国 这 类 专 业 软 件 的 空