MIKE_泥沙 中文说明书
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。
MIKE泥沙模拟教程2
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
MIKE泥沙模拟教程1
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
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
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
AVAILABLE MODELS 可用的模型
Overview of Sediment Models 泥沙模型介绍
MIKE 3 (FM)
MIKE 3 (FM)
3D modelling
三维模型
(sand, mud and particles) (沙, 泥和质点跟踪)
MIKE 21 (FM) 2D modelling (sand, mud and
Sediment properties
泥沙特性 Boundary data 边界数据
Mike21波浪泥沙培训教程
训教程•波浪理论基础知识•泥沙运动基本规律•Mike21软件介绍及操作指南•波浪泥沙数学模型原理及应用•Mike21在波浪泥沙模拟中的实践操作•总结与展望波浪理论基础知识波浪基本概念与分类波浪定义海洋表面由于风力作用而产生的起伏波动现象。
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。
波浪传播特性与影响因素传播特性波浪在传播过程中，受到水深、地形、障碍物等多种因素的影响，会发生折射、反射、绕射和破碎等现象。
影响因素主要包括风力、风向、风时、风区长度、水深、地形地貌、潮汐潮流等。
其中，风是波浪生成和发展的主要动力；水深和地形地貌则影响波浪的传播和变形；潮汐潮流则可引起波浪的增减和变化。
泥沙运动基本规律泥沙颗粒的大小、形状和密度等物理特性泥沙的分类方法和分类标准不同类型泥沙的运动特性差异泥沙颗粒特性与分类泥沙输移的方式和输移量计算方法泥沙沉积的过程和沉积物性质变化规律泥沙起动的力学机制和起动条件泥沙起动、输移和沉积过程泥沙运动影响因素分析水流条件对泥沙运动的影响波浪作用对泥沙运动的影响其他环境因素（如风、温度、盐度等）对泥沙运动的影响Mike21软件介绍及操作指南Mike21软件概述与功能特点强大的数值模拟能力Mike21是一款专业的水动力和环境模拟软件，具备强大的数值模拟能力，可广泛应用于河流、湖泊、水库、近海等水域的模拟分析。
丰富的模型库软件内置了多种水动力、水质、生态和泥沙输运模型，用户可根据实际需求选择合适的模型进行模拟分析。
高度集成化Mike21实现了前后处理、数值模拟和可视化等功能的集成化，用户可在统一的界面中完成整个模拟过程。
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；
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
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
MIKE-使用说明书
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。
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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。
1.2 用户所需的知识背景(Assumed User Background)尽管粘性泥沙模块有着合理且友好的用户界面、详尽的用户使用手册和在线帮助文档，但对于程序而言，模型的调试和模拟结果正确性的判断方面仍然要求用户具备一些泥沙输运的相关理论背景知识。
我们亦假定水动力模块用户对Mike3的基本组件已达到熟悉的程度。
如相关的各种类型的文件及其编辑器、绘图工具（Plot Composer）、Mike Zero Toolbox、数据查看工具（Data Viewer）以及网格生成工具（Mesh Generator）。
上述Mike3基本组件的说明文档详见C:\Program Files\DHI\MIKEZero\Manuals\MIKE_ZERO\MzGeneric.pdf。
1.3 MIKE Zero模型编辑器程序界面结构(General editor layout)MIKE Zero模型编辑器包含三个组成部分。
1.3.1 导航栏(Navigation tree)模型编辑器的左侧为导航栏，导航栏内以树形结构显示模型配置选项。
用户选中导航栏内树形结构中的任一条目，相应的设置界面即会在中间的编辑窗体中显示。
1.3.2 编辑窗体（Editor window）导航栏中所有条目对应的编辑界面均在程序中间的编辑窗体中显示。
该窗体中内容与用户选择的条目相对应，且可能包含多个属性页面。
对于空间数据相关的条目如源汇项（sources），边界（boundaries）以及输出结果（output）等，编辑窗体中会相应显示相关条目的空间配置状况。
用户可以在编辑窗体的底部选择这种空间显示方式的浏览操作，如放大、缩小或返回区域中点等操作；程序亦提供了一个文本菜单项供用户选择是否显示图形化的地形、网格、GIS背景图层或图例；从该文本菜单项中用户亦可进行查看前一操作、后一操作或显示全部范围的屏显操作；此外，如果用户在正在图形化显示某一条目的时候选中另一条目，则编辑窗体中的图形化显示界面将自动更新为新选项对应的内容。
1.3.3 有效性显示窗体(Validation window)在程序界面的底部为有效性显示窗体，其功能为显示用户所进行的模型设置的有效性检验结果。
它可以动态实时显示当前用户完成的设置操作的有效性检验结果，当检验结果中发现错误时，用户双击该错误显示则程序会自动将产生错误的条目置为当前条目。
1.4 在线帮助系统(Online help)调出在线帮助系统的方法有多种，用户可按照个人需要选择任意一种方法使用：●按下F1功能键寻求帮助按下F1功能键即可将当前条目的相关帮助信息调出，如图1.1所示。
●在帮助页面中手工打开在线帮助系统在帮助菜单中，选中“help topics”菜单项即可调出在线帮助系统。
图1.1 MIKE 3 Flow Model FM在线帮助系统2粘性泥沙模块(MUD TRANSPORT MODULE)粘性泥沙模块的主要功能在于模拟水动力模块计算所得水流条件下的粘性泥沙输移过程。
2.1 参数的选取(Parameter Selection)用户需设定泥沙分组数和底床分层数模型中允许的最大泥沙组数为8.模型中允许的最大底床分层数为12.在保证底床分层能够充分体现沉积物垂向变异规律的前提下，建议尽可能地减小底床分层数目。
2.2 求解格式(Solution Technique)模型计算的时间和精度取决于计算数值方法所使用的求解格式精度。
模型计算可以使用低阶（一阶精度）或是高阶（二阶精度）的方法。
低阶方法计算快但计算结果但精确度较差，高阶的方法计算精度高但速度较慢。
更为详尽的关于数值计算方法的介绍，请参考科学背景手册。
浅水方程的时间积分和输移(扩散)方程是基于半隐格式求解，相应平流项采用显式格式求解，而垂直对流项则采用全隐格式求解。
受显式格式稳定性的限制，为保持模型计算的稳定性，模型中时间步长的设定必须保证CFL数(第27页)小于1，为保证所有网格点CFL数均满足该限制条件，模型中时间步长的取值采用一浮动范围的方式，因此模型中用户需设定一最小和最大时间步长范围，相应扩散方程的时间步长在模型的计算过程中自动与主时间步长相匹配。
用户可在Hydrodynamic Model的求解格式对话框中进行最小和最大时间步长范围以及临界CFL数的设置。
2.2.1 备注与提示（Remarks and hints）在所模拟的物理过程中，如果对流占优，则应选择较高阶的空间离散格式。
如果扩散占优，则较低阶的空间离散格式就可以满足模拟所需精度。
一般来说，时间积分和空间离散方法应选择同样的计算精度格式。
通常模型计算中采用高阶时间积分方法的计算时间是低阶方法的两倍；而采用高阶的空间离散方法所耗计算时间为采用低阶方法的1 ½到2 倍。
若同时选择高阶的时间积分及空间离散方法，所耗计算时间将会是同时选择低阶方法时的3-4倍。
一般来说采用高阶方法的计算结果的精确性通常会高于采用低阶方法的计算结果。
模型中CFL数的程序默认设置为1。
一般而言CFL数小于1时，模型即可保持计算的稳定性。
但因实际计算过程中CFL数的数值为近似预估值，故在这种默认设置情况下仍然存在发生模型计算失稳的可能性。
因此当这种情况发生时，用户可将临界CFL值适当减小（取值范围介于0到1之间），此外用户亦可适当减小所设定的最大时间步长。
必须指出，当用户将最小和最大时间步长均设定为与主时间步长相同时，模型将以恒定时间步长进行计算，此时为保证计算的稳定性，相应时间步长的取值必须要满足CFL值小于1。
6MIKE BY DHI 20087MIKE BY DHI 2008计算的总时间步数、最大最小时间步长均会记录在log 文件中，而CFL 数则可以输出至结果文件中。
采用高阶方法进行计算时可以模拟出陡坡处存在的水跃和水跌现象。
因此，当模型计算时同时选择了高阶方法和最大最小质量浓度控制选项时，计算过程中将无法保证质量守恒。
2.3 水体参数 (Water Column Parameters)本选项中需要用户设定的各水体参数涉及到几乎所有关于水体中泥沙运动过程的问题。
这里必须设定模拟的是纯粘性的泥沙或者有一部分粒径组是非粘性的（沙）。
通常认为粒径大于60μm 的泥沙是非粘性的。
水体参数主要包括以下几个部分：∙ 非粘性泥沙组分∙ 悬沙沉降特性∙ 悬沙淤积特性∙ 涡粘特性和密度2.3.1 非粘性泥沙组分 (Sand fraction)描述 (Description)泥沙输运以水动力为基础。
泥沙输运方式一般可分为两种，粘性和非粘性。