MIKE泥沙模拟教程2.pptx

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,