MIKE11培训教材- SH July(10)

2019-08-30 13:20

变量名 状态变量 FC Faecal Colif-orm Bacteria WC ADVECTION_ DISPERSION Undefined 1/100 ml 0 0 1000000000 -FCdegr 过程 FCdegr Degradation of Faecal Coliform WC HORIZONTAL_ AND_VERTICAL Transformation KcoliF*FC* fTemp Yes 常数 KcoliF 1st order decay 20° C, (faecal) NONE 1st order rate WQ model per day Yes 0.8 0 10 常数 tetaT Temperature coefficient for decay rate NONE Undefined Dimensionless Yes 1.09 1 1.2 作用力 temp 辅助变量 fTemp Factor for temperature influence HORIZONTAL_ AND_VERTICAL 描述 Temperature 范围 传输 空间 变化 过程 类型 EUM类型 单位 用户自定义 内置ID 默认值 最小值 最大值 表达式 输出 HORIZONTAL_ AND_VERTICAL Undefined degrees C No TEMPERATURE 10 0 100 Undefined Dimensionless POW(tetaT,temp-20) Yes No.3 - AD/AD-ECO Lab模拟CODcr

练习目的:

基于松花江水动力模型( 位于Mike11 Exercises\\Ex1-Songhua River目录下),分别使用AD和AD-ECO Lab耦合两种方法,对CODcr进行简单模拟,观测其浓度的变化和衰减规律。同时掌握如何在MIKE11中进行水质边界条件和初始条件的设定等。

基本参数信息:

扩散系数10m2/s,CODcr初始值15mg/l,衰减系数0.005/天。

MIKE 11 培训\\上海\\2008年7月 44

? 仅利用AD模块对CODcr进行模拟

1. 复制2song.sim11文件,另存为2song_AD. sim11,并打开该文件,在

Models里打“勾”选择Advection-Dispersion项,包含简单水质模块。 2. 根据基本参数信息,创建2Song_CODcr.AD11参数文件。

3. 创建2Song_CODcr.bnd11文件。在4个open边界设定CODcr的浓度值。考

虑二松为III类水体、饮马河和伊通河分别为劣V类和III类水体。假定二松上、下游CODcr浓度分别为15mg/l和20mg/l,饮马河和伊通河边界CODcr浓度分别50mg/l和20mg/l。不考虑点源和面源的污染负荷。 4. 在Results中AD项输出水质结果文件,命名为AD_CODcr.res11。 5. 调整计算时间步长和存储时间步长,满足每间隔2hr提取一次结果。 6. 运行AD模型。

?

创建简单的CODcr ECO Lab模块,并与AD模块耦合,对CODcr进行模拟 1. 复制2song.sim11文件,另存为2song_AD _ECO Lab.sim11,并打开该文

件,在Models里同时在Advection-Dispersion和ECO Lab项前打“勾”,包含对流扩散和水质模型,参见图29。

图29 MIKE 11 培训\\上海\\2008年7月 45

2. 根据基本参数信息,创建2Song_CODcr_forECO Lab. AD11参数文件。注意

与AD112Song_CODcr.AD11的区别。 3. 创建描述CODcr变化过程 的ECO Lab模块

创建一个简单的CODcr降解过程的ECO Lab模块,文件命名为SimpleCODcr.ecolab。

4. 创建并设定SimpleCODcr.ecolab11文件

MIKE Zero ? MIKE 11 ? MIKE 11 ECO Lab,双击打开ECO Lab11参数文件编辑器,如图30所示。导入SimpleCODcr.ecolab,生成SimpleCODcr.ecolab11,在State variables界面内输入各组分的初始浓度值;在Constants界面内输入模型参数值。该文件可以直接导入MIKE11模拟文件中,参见图31。

图30

图31

MIKE 11 培训\\上海\\2008年7月 46

5. 采用相同的2Song_CODcr.bnd11文件。

6. 在Results中AD项输出水质结果文件,命名为ECO Lab_CODcr.res11。 7. 调整计算时间步长和存储时间步长,满足每间隔2hr提取一次结果。 8. 运行水质模型

在模拟文件中引入刚生成的SimpleCODcr.ecolab11文件;进入Start界面,开始计算。 ?

在MIKE View中显示和处理两种方法的模拟结果 1. 导入两个*.res11文件;

2. 进行CODcr浓度平面动态演示以及了解CODcr浓度的变化规律;

3. 提取YITONG RIVER 45862.50和2SONG 2800.00处CODcr的时间序列结

果文件,比较仅使用AD和AD-ECO Lab耦合作用进行水质模拟的结果是否一致。

练习小结:

1. 只要过程描述正确,这两种方法的计算结果是一致的。

2. 加入AD以及ECOLab模块后,模型计算时间会大大增加,有时需要降低模

拟时间步长达到计算的稳定性和合理性。 3. 注意衰减系数的设定:

? 如果只用AD模块而不用ECO Lab,对非保守物质组分定义衰减系数,其单

位是/小时(通常用/天)。

? 如果以AD模块为基础应用ECO Lab,无论是保守物质和非保守物质都无需

定义衰减系数。简单地可以理解为:ECO Lab本身就是在模拟衰减系数。因此如果在AD中同时设定衰减系数的话,模型计算过程中相关的物质就会得到两次衰减,这并不是模型设定的初衷。

4. 若模拟组分不是简单的一级衰减,还包括比较复杂的生化过程的话,就必须

利用ECO Lab进行深入的水质模拟,而不能仅使用AD进行水质计算。

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水质模型应用要点归纳

1. 一维水质模型适用于河流流速较小的小型河道,假定岸边排放的污染物能在

较短的时间内达到对岸,且能与河流均匀混合。

2. 在进行水质率定前,首先需检测水质模型的发散性,若无发散问题,再确定

边界浓度和污染负荷输入的准确性;若模型发散,则应该重新检验水动力模型设置、模拟时间步长和模拟方法的准确性。模型的结果主要取决于边界条件、污染源排入的污染负荷以及外部作用力(如温度、太阳辐射、盐度等)。

3. 准确详尽的污染负荷和水质监测数据是进行水质模拟和率定的先决条件。研

究区域内产生和最终进入河流的污染负荷分析,DHI专门开发了DHI LOAD Calculator,基于GIS平台进行空间数据处理。

4. 在MIKE11中不能直接将*.ecolab模块导入模拟文件,必须先生成.ecolab11

文件后导入。

5. 积分方法通常先采用RK4进行计算,如果遇到模型发散问题或者要缩短时

间步长简化水动力模型设置,可选用RKQC方法或欧拉方法。欧拉方法比较稳定,但是如果浓度梯度较大时会计算容易出错。RKQC的精度最好,但可能会大大增加模拟时间。

6. 若要降低初始值对模型计算结果的影响,可采用hotstart进行再次计算。 7. WQ模块主要用于:水体中人为因素造成的污染负荷(点源和面源污染)为

主体的情况,而且污染物在水体中停留的时间相对较短,如BOD一般在1-3天。若对于污染物停留时间较长的湖泊水库,富营养化程度较大,则应该考虑用EU模型。

8. 增大水质计算时间步长,可以缩短计算时间,但也会增加模型发散的可能

性,所以通过方案比较选择合适的时间步长进行计算。初始选择时间间隔0.5hr进行模拟计算。

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