? ?0
当堰的上下游水位差较小时,模型计算可能会不稳定。为了解
决这一问题,引入水位差?0,当上下游水位差小于?0时,采
用线性变化直接计算。
阀
带有阀的结构物可以对水流进行调节,MIKE21支持四个不同的阀调整形式:
? 无阀结构(水流未经调整) ? 只有正向流
只有正向的流可以被考虑。阀调整结构若遇到负向的流况,在
结构中的水流会被视为零。 ? 只有负向流
只有负向的流可以被考虑。阀调整结构若遇到正向的流况,在
结构中的流会被视为零。 ? 阀结构完全被关闭
断面类型
涵洞的断面类型可以被定义为闭管(closed)或开管(open)。
水头损失系数
系数决定能量损失发生在水流经过水工结构物的时候。
局部水头损失系数可以被定义为(对正负流向):
? 入流 ? 出流
? 自由溢流 ? 弯道
涵洞的几何形状
涵洞的几何形状定义为水流活动范围内的涵洞的形状。几何形状可以被定义为:
? 矩形:设定宽度和高度
? 圆形:设定直径
? 宽度及水位高度表(Level-Width Table):设定宽度和所
对应的高度水位高度。其中水位高度必须由小到大设定。
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宽度及水位高度表定义涵洞中流宽和水位高度的关系。在
水位是定义相关于堰(始于堰顶或由堰底为开始的基准)。
基准定义的偏差值会在计算时加到level/width table里。
一般性描述
流向
堰流的正逆向流向定义如Figure2.4。正向流定义为沿结构物概化线方向(从起点到终点方向)。
Figure 2.4 正逆向流方向定义
闭合断面/开断面的转换
一个涵洞结构可以转换闭合断面或开断面来模拟开放性的结构。举例来说,在长涵洞的情况下沿涵洞长度方向的摩擦力是很重要的,出流处和入流处的水流是绝对不相同。
如果设定涵洞为开断面,水流在管中则不会是满管的情况,因此在模拟中,水表面状况设定为自由表面。当水位高于管腹时,水利参数是根据断面上管腹到断面水位的垂直距离作计算。举例来说,矩形断面中的高是多余的,因为计算中会采用断面宽和水位的高来做计算。
但在圆形管的例子中,不提供闭合断面和开断面的转换。
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2.13.3 闸门 水头损失系数
涵洞中的总水头损失,?H定义为
2??HQ?loss???1??f??b?2?2g??A22?2s1AsA? as2?
AS是涵洞的断面面积,Q是流量,?1是入流处的收缩损失,?2是出水处的扩张损失,?f是摩擦损失计算,?b是弯曲损失系数。
???AS?1?in??1?? ?A?1?2??2??out??1?AS?
?A??2?
A1和A2在计算中不被考虑,因此定义为无限大。扩张和收缩损失
先被定义为一个无限大的值。?in和?out被定义为入流损失和出流损失。
2?f?2gLn
R43
L是管流长度,n是曼宁系数,R是管内水力半径的平均值。曼宁系数n取决于管的质地,相关文献中可以找到关于n取用的介绍,一般是介于0.011到0.017间。
弯曲损失系数定义为?b是指在弯曲情况或涵洞水闸磨损的情况下造成的损失。对于直线涵洞而言可以设定为零。
临界流(管流中的孔流也是)的状况下要在自由溢流水头损失系数考虑一个临界流系数?c,通常设定值为1.0。
选择property page你可以参见视图(Geographic View)或是闸门的清单列表(List View of the gate)。
有两种方法可以设定新闸门。在List View你可以按”New gate”按键,建立一个新的闸门。在Culvert list 中选择一个闸门,按按键”Delete gate”移除闸门。每一个闸门你可以设定一个名字,并在
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闸门的设定
后面设定一些关于闸门的细节。在List of View页面上,你可以选定其中一个闸门,使用”Go to “按键,并且使用”Edit gate”按键编辑。
直接在视图(Geographic View)双击地图,可以建立一个新的闸门,点击的位置定义了闸门在地理位置上的一点。或是按”New gate”按键,在设定闸门的名称及地理位置后,可以编辑闸门的相关信息。
设定闸门的几何形状。
位置
闸门在模型范围中被定义为由点组成的断面(至少两个点是必需的)。断面是由若干连续线段组成的,线段则是由两个点所构成。断面在数值模型的计算中定义为邻近两个单元(Element)的一个边(face)。闸门的地理坐标位置可以在对话框下面输入,或是由ASCII文件导入。文件中数值以浮点数格式储存,x坐标和y坐标数值以空格分开,定义出的线段列于log文件中。
在对话框中,闸门位置的地理坐标可以选择设定为经纬度,UTM投影等 。 数据
闸门的运算是由一个控制因子来主导。如果控制因子是1, 闸门为开,如果控制因子是零,闸门为关。控制因子可以被设定为:
? 不随时间变化的常数 ? 随时间变化的变量
如果是随时间变化的资料,你必须在设定水动力模块之前,准备一个和模型范围相同的dfs0文件。输入文件必须覆盖整个模型周期。但是其时间步数不需要和水动力模型的时间步相吻合。如果时间步数不相吻合,模型会自动进行线性内插。这个文件必须包含整个周期。但是输入文件的时间步数不需要和水动力模型的时间步相吻合。如果时间步数不相吻合,模型会自动进行线性内插。
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2.13.4 桥墩
桥墩的设定
桥墩的影响可以使用一个简单的拖曳理论在亚网格结构中计算,模拟流速增加时,桥墩产生的生摩擦力变化。
选择property page你可以参见视图(Geographic View)或是桥墩的清单列表(List View of the piers)。
有两种方法可以添加新桥墩。在List View你可以按”New pier”按键,建立一个新的桥墩。在Piers List 中选择一个桥墩,按按
键”Delete Pier”移除桥墩。每一个桥墩你可以设定一个名字,并在后面设定一些关于桥墩的细节。在List of View页面上,你可以选定其中一个桥墩,使用”Go to “按键,并且使用”Edit Pier”按键编辑。
直接在视图(Geographic View)双击地图上的位置上的一点,可以建立一个新的桥墩,点击的位置定义了桥墩在地理位置上的一点。或是按”New Pier”按键,在设定桥墩的名称及地理位置后,可以编辑桥墩的相关信息。
设定桥墩的几何形状。
位置
桥墩在模型范围内被定义为由点组成的断面(至少两个点是必需的)。断面是由若干连续线段组成的,线段则是由两个点所构成。断面在数值模型的计算中定义为邻近两个单元(Element)的一个边(face)。桥墩的地理坐标位置可以在对话框下面输入,或是由ASCII文件导入。文件中数值以浮点数格式储存,x坐标和y坐标数值以空格分开。定义出的线段列于log文件中。
在对话框中,桥墩位置的地理坐标可以选择设定为经纬度,UTM格式等 。 数据
首先你必须设定桥墩的角度根据流线因子和桥墩的垂直断面。
如Figure 2.5,角度是顺时针方向以度为单位,注意投影的北面不一定是地理位置上的北面。
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