MIKE 21 SW 波浪模型培训教程
目 录
1 1.1 1.23 3 3.1 3.2
关于手册 .................................................................................................................... 1 目的 ........................................................................................................................... 1 假定的用户背景 ......................................................................................................... 1 编辑器布局 ................................................................................................................ 2 1.3.1 导航树 ........................................................................................................... 2 1.3.2 编辑窗口 ....................................................................................................... 2 1.3.3 校对窗口 ....................................................................................................... 2 联机帮助 .................................................................................................................... 2 介绍 ........................................................................................................................... 3 简述 ........................................................................................................................... 3 应用领域 .................................................................................................................... 4 计算特色 .................................................................................................................... 6 模拟 ........................................................................................................................... 6 概要 ........................................................................................................................... 6 波浪问题的定义和限制 .............................................................................................. 7 3.2.1 对波浪问题的定义 ......................................................................................... 7 3.2.2 检查 MIKE 21 SW 的功能 ............................................................................. 7 3.2.3 模型公式的选择 ............................................................................................. 7 3.2.4 确定计算域 .................................................................................................... 7 3.2.5 检查计算机资源 ............................................................................................. 8 数据的收集 ................................................................................................................ 8 模型的搭建 ................................................................................................................ 8 3.4.1 含义 ............................................................................................................... 8 3.4.2 网格和地形 .................................................................................................... 8 3.4.3 边界条件 ....................................................................................................... 9 3.4.4 底摩阻系数 .................................................................................................... 9 3.4.5 风场 ............................................................................................................... 9 模型的率定和验证 ..................................................................................................... 9 3.5.1 目的 ............................................................................................................... 9 3.5.2 率定情况 ..................................................................................................... 10 3.5.3 率定参数 ..................................................................................................... 10 模型的运行 .............................................................................................................. 11 结果的呈现 .............................................................................................................. 11 实例 ......................................................................................................................... 11
MIKE 21 SW 波浪模型培训教程
3.3 3.4
3.5
3.6 3.7 4
DHI MIKE 21 Course
4.1 4.2
4.3
4.4
4.5
简介 ......................................................................................................................... 11 湖区有限风区下的波浪生长 .....................................
MIKE21建模流程资料
MIKE21建模流程资料MIKE21是一种基于有限元数值方法的水动力模型，用于在河流、海洋和湖泊等水体中模拟水流、波浪、潮汐和沉积物输运等过程。
在进行MIKE21建模之前，需要进行一系列的准备工作，包括数据准备、领域划分、边界条件设定、模型参数设定等。
本文将详细介绍MIKE21建模的流程，并提供一些实用资料和建议。
1.数据准备：首先，必须收集和整理各种必要的数据，包括地形数据、水位数据、波浪数据、风速数据、沉积物数据等。
这些数据可从卫星遥感、测量仪器、历史资料等途径获取。
在整理数据时，要注意数据的准确性和一致性。
2.领域划分：根据实际情况，将研究区域划分为适当大小的网格。
网格的划分应该考虑到研究目标和计算效率的平衡。
MIKE21支持不规则网格，因此可以根据实际情况进行灵活划分。
3.边界条件设定：对模型计算区域的边界条件进行设定。
主要包括水位、流量、波浪、风速等边界条件。
边界条件的设定要根据实际情况和研究目标，合理选择。
4.模型参数设定：根据研究目标和实际情况，设定模型的各项参数。
包括底床粗糙度、风速阻力系数、波浪相速度等参数。
参数的设定需要根据实验数据和经验进行调整，并进行敏感性分析。
5.模型计算：进行模型的计算仿真。
MIKE21采用显式时间积分算法进行求解，需要时间步长和空间步长的选择。
模型计算的结果包括水位、流速、波浪参数等。
6.模拟结果验证：对模拟结果进行验证。
可以通过与实测数据进行对比，评估模型的精度和适用性。
如果模拟结果与实测数据存在偏差，需要对模型参数进行调整，并进行精确度分析。
7.后处理和分析：对模拟结果进行后处理和分析。
可以利用MIKE21提供的工具进行数据输出、可视化、统计分析等。
通过对结果进行分析，可以获得更多的水动力信息和科学洞见。
除了以上的建模流程，我还为你提供一些MIKE21建模过程中可能需要的资料和建议：1.MIKE21用户手册：MIKE21的用户手册是一个非常重要的资料，其中包含了详细的使用说明、参数设定方法和实例等内容。
MIKE21教程(2024)
在模型中考虑堤防的溃决过程，模拟溃堤后洪水的演进情况，为防 洪决策提供科学依据。
洪水风险图制作
基于洪水演进模拟结果，制作洪水风险图，标识出不同淹没深度的区 域，为洪水风险管理提供支持。
2024/1/30
28
河道整治方案评估
河道地形建模
利用MIKE21建立河道地形模型， 包括河床地形、河岸地形等，为 后续整治方案评估提供基础数据 。
简要介绍多模型耦合技术的概念、原理及其在MIKE21中 的应用。
01
耦合模型构建
详细阐述如何构建多模型耦合系统，包 括模型选择、接口设计、数据传输等关 键步骤。
02
2024/1/30
03
耦合案例分析
通过具体案例，展示多模型耦合技术 在解决实际问题中的优势和应用效果 。
35
自定义函数编写及应用举例
2024/1/30
自定义函数编写方法
介绍如何在MIKE21中编写自定义函数，包括函数结 构、语法规则、调试技巧等。
自定义函数应用举例
通过实例演示自定义函数在MIKE21模拟过程中的具 体应用，如边界条件设置、源汇项处理等。
自定义函数优化建议
提供一些优化自定义函数的建议，以提高模拟效率 和准确性。
36
拓展模块介绍及功能展示
污染物扩散模拟
MIKE21可模拟污染物在水体中的扩散过程 ，包括对流、扩散、衰减等作用。
污染源识别
通过分析模拟结果，可识别出主要污染源及 其贡献率。
2024/1/30
扩散路径分析
可追踪污染物的扩散路径，为污染防控提供 决策支持。
32
环境影响评价辅助工具
模拟预测环境影响
通过模拟预测，可评估项目对环境的影响程 度及范围。
MIKE21建模流程
MIKE21建模流程MIKE21是一种用于水力运动和波浪传播建模的软件工具。
它是由丹麦Hydraulic and Coastal Engineering Lab开发的，专门为河流、湖泊、港口等水体动力学研究而设计的。
MIKE21建模流程是利用该软件进行水动力学建模的一般流程，下面将对其进行详细说明。
1.数据准备：在开始建模之前，需要收集和整理相关的输入数据。
这包括地形数据、温度和盐度数据、气象数据等。
地形数据主要包括DEM（数字高程模型）和水深图，可使用测量数据或卫星数据。
温度和盐度数据主要用于模拟咸淡水交互作用。
气象数据包括风速、风向、气温、降水等。
2.基础设置：在MIKE21中，需要进行一些基础设置，以确定建模的范围和边界条件。
范围确定主要包括水体的外围边界，如河流的上游、下游边界；边界条件则是确定水动力学模型中的输入条件，如流量、水位、风速等。
3.网格划分：MIKE21建模过程中需要将水域划分为多个小区域，即建模网格，以便进行计算。
网格的划分可以选择矩形网格、三角形网格或均衡网格等，根据需要选择合适的网格类型。
网格越细，模拟结果越精确，但计算量也会增加。
4.边界条件设置：根据建模范围和边界条件，在MIKE21中设置相应的边界条件。
这些边界条件包括水位、流速、盐度、温度和波浪等。
这些数据可根据实测数据、历史数据或模型计算结果进行设定。
5.水动力计算：在MIKE21中进行水动力计算，根据初始条件和边界条件，进行模拟计算得到水位、流速等结果。
MIKE21使用数值方法来求解水动力方程，考虑各种物理现象如惯性、湍流、底摩擦等。
6.结果分析：计算完成后，可以通过MIKE21中的可视化工具对计算结果进行分析。
可以绘制水位、流速等等物理量的时空变化图，帮助理解水体动力学的变化规律。
7.模型验证：在完成模型计算后需要对计算结果进行验证。
可以通过与实测数据进行对比，评估模型的准确性和可靠性。
如果模型与实测数据吻合较好，可以认为模型可信。
2024年度MIKE21中文教程
水库运行效益评估
通过MIKE21模拟分析，评估水库调度方 案对防洪、灌溉、发电等多方面的效益。
2024/3/23
31
河道洪水演进模拟
2024/3/23
河道地形数据处理
利用MIKE21对河道地形数据进行处理，生成可用于洪水演进模 拟的地形网格。
洪水过程线输入
将设计洪水过程线输入到MIKE21模型中，作为洪水演进模拟的 边界条件。
参数调整技巧
在模型运行过程中，可能需要对一些参数进行调整，以优化模型的模拟效果。常见的需要 调整的参数包括糙率、涡动粘性系数、风应力系数等。在调整参数时，需要根据实际情况 进行逐步调整，并观察模拟结果的变化情况。
25
05
MIKE21计算与后处理
2024/3/23
26
计算过程监控及日志查看
01
实时监控计算过程
23
网格生成与编辑技巧
2024/3/23
网格生成方法
MIKE21提供了多种网格生成方法，如手动绘制、导入已有网格、基于地形数据 生成等。在选择网格生成方法时，需要考虑研究区域的形状、大小、复杂程度等 因素。
网格编辑技巧
在生成网格后，可能需要对网格进行编辑，以满足特定的模拟需求。MIKE21提 供了丰富的网格编辑工具，如添加、删除、移动节点和单元，调整网格疏密程度 等。在编辑网格时，需要注意保持网格的连续性和合理性。
2024/3/23
18
常用操作与快捷键
2024/3/23
重做操作
01
Ctrl+Shift+Z
复制对象
02
Ctrl+C
粘贴对象
03
Ctrl+V
19
常用操作与快捷键
2014-MIKE 21-港口波浪泥沙班SW培训教程
第 1 章 MIKE 21 FM 网格生成器
2.4.1 含义 ........................................................................................................ 135 2.4.2 网格和地形 .............................................................................................. 135 2.4.3 边界条件 ................................................................................................. 135 2.4.4 底摩阻系数 .............................................................................................. 135 2.4.5 风场 ........................................................................................................ 135 2.5 模型的率定和验证 ............................................................................................... 136 2.5.1 目的 ......................................................................................
MIKE21水动力模块中文教程
MIKE21水动力模块中文教程一、教学内容本节课的教学内容选自MIKE21水动力模块中文教程，主要介绍MIKE21水动力模块的基本原理、操作方法和应用实例。
教程内容包括：MIKE21水动力模块的概述、地形和网格设置、边界条件设置、初始条件设置、模型计算与结果分析等。
二、教学目标1. 使学生了解MIKE21水动力模块的基本原理和操作方法；2. 培养学生运用MIKE21水动力模块进行水动力计算的能力；3. 培养学生分析问题和解决问题的能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点：MIKE21水动力模块的边界条件设置和初始条件设置；2. 教学重点：MIKE21水动力模块的操作方法和应用实例。
四、教具与学具准备1. 教具：计算机、投影仪、MIKE21软件；2. 学具：学生电脑、MIKE21软件安装盘。
五、教学过程1. 实践情景引入：介绍洪水灾害对我国造成的影响，引出MIKE21水动力模块在洪水预警和防洪工程中的应用；2. 教材讲解：讲解MIKE21水动力模块的基本原理、操作方法和应用实例；3. 操作演示：演示如何使用MIKE21水动力模块进行地形和网格设置、边界条件设置、初始条件设置等；4. 学生实践：学生分组进行MIKE21水动力模块的操作练习，教师巡回指导；5. 例题讲解：讲解典型例题，分析问题解决思路；6. 随堂练习：学生独立完成练习题，教师批改并讲解错误；7. 结果分析：学生展示实践成果，分析问题和解决问题的情况；8. 课后拓展：介绍MIKE21水动力模块在其他领域的应用，激发学生的学习兴趣。
六、板书设计板书设计如下：1. MIKE21水动力模块概述2. 地形和网格设置3. 边界条件设置4. 初始条件设置5. 模型计算与结果分析七、作业设计1. 作业题目：使用MIKE21水动力模块进行地形和网格设置，并计算某一流域的水动力特性；2. 答案：根据学生实践情况，给予正确与否的判断和修改建议。
八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：介绍MIKE21水动力模块在其他领域的应用，激发学生的学习兴趣。
MIKE21原理及快速入门
MIKE21原理及快速入门1.1MIKE21简介MIKE21是一个专业的工程软件包，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。
MIKE21为工程应用、海岸管理及规划提供了完备、有效的设计环境。
模型利用二阶精度的有限体积法对动态流的连续方程和动量守衡方程求解。
最近几年发展起来的非结构网格模型，给用户提供了最大程度的灵活性，用户可以在模拟区域自由选择计算单元网格的大小，比如，可以在工程区域/感兴趣区域使用较小的网格单元，而在工程远区使用单位较大的网格单元，其结果是整体计算单元较之传统的矩形网格大为减少，从而引起计算速度的提升。
MIKE21水动力模拟由于各种作用力的作用而产生的水位及水流变化。
它包括了广泛的水力现象，可用于任何忽略分层的二维自由表面流的模拟。
HD模块是MIKE21软件包中的基本模块，为泥沙传输和环境水文学提供了水动力学的计算基础。
模型特点单一网格：这是一种传统的矩形模型，是将研究区域划分成同一大小的矩形网格，网格的大小（分辩率）由模拟区域大小及具体应用决定，网格越小计算精度越高，但耗时越长。
嵌套网格：这也是一种矩形模型，只是在同一模型中可以有多种网格大小，在大网格模型中可以嵌套小网格模型。
曲线网格：网格呈四边形或近似矩形，主要适用于蜿蜒河段的水动力学计算和河床演变分析。
非结构网格：这是一种三角形/四边形混合网格，采用单元中心的有限体积解法。
该网格能够很好地模拟弯道或水上结构物周围区域的流场。
所有的网格模块都支持先进的用户界面和高效的前后处理工具，包括:网格地形生成器、数据管理工具、结果浏览器等。
最近几年发展起来的非结构网格模型，给用户提供了最大程度的灵活性，用户可以在模拟区域自由选择计算单元网格的大小，比如，可以在工程区域/感兴趣区域使用较小的网格单元，而在工程远区使用单位较大的网格单元，其结果使得整体计算单元较之传统的矩形网格数量大为减少，从而引起计算速度的提升。
mike21波浪模块概况
MIKE 21 EMS √ √ √ √
MIKE 21 BW √ √ √ √
√ √ √ (√) (√) √ (√) (√) √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
选择“最好”的模型
● 研究目的 - 输出? - 精确度? ● 计算域 - 水深范围? - 计算域尺寸? ● 物理过程 - 哪些重要?
T= 40-60s
MIKE 21 Boussinesq Waves (BW) – 应用范围
• 考虑水流和建筑物作用
MIKE 21 Boussinesq Waves (BW) – 应用范围
• 考虑水流和建筑物作用
模型地形
波浪模型
● 控制方程 - 作用平衡方程或动量方程 - 线性或非线性波浪传播变形 - 有限水深或深水 - 准定常或非定常 - 抛物线型或椭圆型 ● 物理过程 ● 数值求解方式 - 精确度 - 适应性 ● 计算成本 - CPU时间 - 存储空间
+ 非常灵活的求解方式 + 易于使用 - 运算时间长 (全谱)
MIKE 21 近岸谱波浪 (NSW)
● 模拟海岸地区风浪的成长、衰减及变形 ● 求解定常波浪作用平衡方程 ● 主要应用于波浪变形、泥沙输运及底床演变的研究中 ● 近年内MIKE 21 SW 将取代NSW
+ 运算速度快 + 易于使用 - 地形旋转 - 绕射和反射
+ 涵盖几乎所有过程 + 易于显示模型结果 (时间范围) - 波周期限制 - CPU/RAM要求 –使用复杂
MIKE 21 Boussinesq Waves (BW) – 应用范围
• 短周期波扰动
MIKE 21 Boussinesq Waves (BW) – 应用范围
2024年MIKE21水质培训教程
MIKE21水质培训教程MIKE21水质模型培训教程1.引言MIKE21是一款广泛应用于水文、水质、泥沙和海洋等领域的数值模拟软件，具有强大的前后处理功能和灵活的模型构建方式。
水质模型作为MIKE21软件的核心模块之一，为研究水体中污染物的输移、扩散和衰减过程提供了有效的工具。
本教程旨在帮助初学者快速掌握MIKE21水质模型的基本操作和建模方法，为实际工程应用奠定基础。
2.MIKE21水质模型简介2.1水质模型分类MIKE21水质模型主要包括两大类：稳态模型和动态模型。
稳态模型适用于模拟长期平均水质状况，动态模型则可以模拟水质随时间的变化过程。
根据研究问题的不同，用户可以选择相应的模型进行模拟。
2.2水质模型原理MIKE21水质模型基于质量守恒定律和纳维-斯托克斯方程，考虑了污染物在水体中的对流、扩散和生物化学反应等过程。
模型通过求解偏微分方程组，得到污染物浓度随时间和空间的变化规律。
3.MIKE21水质模型操作步骤3.1创建项目启动MIKE21软件，创建一个新的项目。
在项目设置中，选择相应的地理坐标系和投影方式。
3.2导入数据导入研究区域的底图数据，如DEM、河网、土地利用等。
同时，还需要导入污染源数据、监测站点数据和边界条件等。
3.3建立模型3.3.1创建网格根据研究区域的特点，选择合适的网格类型（如矩形网格、三角形网格等）和网格分辨率。
在MIKE21中，可以通过自动或手动方式创建网格。
3.3.2设置边界条件根据实际情况，设置模型的边界条件。
边界条件包括入口浓度、出口浓度、自由液面等。
3.3.3设置初始条件设置模型初始时刻的污染物浓度分布。
3.3.4设置参数根据实际情况，设置模型中的各类参数，如污染物衰减系数、扩散系数等。
3.4模型求解设置求解器参数，如时间步长、迭代次数等。
然后运行模型，求解污染物浓度分布。
3.5结果分析利用MIKE21的后处理功能，对模拟结果进行分析。
可以绘制污染物浓度等值线图、浓度变化曲线等，以便于直观地了解污染物在水体中的分布和变化规律。
小白新手一系列MIKE21教程1
打开文件
在软件中选择打开命令打开已有的模 型文件，支持多种文件格式和版本。
保存文件
在软件中选择保存命令将当前模型保 存到指定位置，支持多种保存方式和 格式选择。
另存为文件
在软件中选择另存为命令将当前模型 以新文件名保存到指定位置，方便文 件管理和备份。
03
水动力模型构建与设置
水动力模型基本概念及原理
01
02
03
水动力模型定义
水动力模型是一种用于模 拟和分析水体运动的数学 模型，基于物理定律（如 流体力学）建立。
模型原理
水动力模型基于质量守恒 和动量守恒原理，通过数 值方法求解流体运动方程， 模拟水流的运动状态。
应用领域
水动力模型广泛应用于河 流、湖泊、海洋等水体的 流场模拟、水质预测、洪 水演进等方面。
常见问题解决方法
安装失败
检查系统配置是否符合 要求，关闭杀毒软件或
防火墙后重新安装。
无法启动软件
检查是否已正确安装并 激活软件，尝试以管理
员身份运行软件。
运行速度慢
优化系统性能，关闭不 必要的后台程序，提高
硬件配置。
模型无法运行
检查模型设置和数据输 入是否正确，查看日志 文件以获取错误信息并
进行调试。
案例二
近岸海域水质模拟。介绍近岸海域的 水质状况、污染源及其对环境的影响， 阐述模拟的必要性和紧迫性。
案例分析过程逐步拆解
对每个案例进行详细的步骤拆解，包括数据收集、 模型建立、参数设置、模拟运行等。
针对每个步骤中的关键点和难点进行重点讲解和 演示，确保学员能够理解和掌握。
提供案例分析过程中可能遇到的问题和解决方案， 帮助学员提高实际操作能力。
用于显示和编辑模型的空间数据和属 性数据，支持缩放、平移、旋转等操 作。