利用MIKE21 Toolbox 潮汐预报

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利用MIKE21 Toolbox 潮汐预报

2024-07-12 14:27:01| 来源: 网络整理| 查看: 265

在建立了.mesh网格文件后,下一步就是要制作开边界条件了。

关于开边界的说明

开边界就是模型的水边界,我们需要给出在边界上的水位或者流速或者流量等常数据,这样数值模型才能运行下去。在山区河流中,一般上游设置流量边界条件,下游设置水位边界条件,如下图1所示。

图1 山区河流的数值模型

在海湾模型中(下图2),初始模拟时一般设置潮位为边界条件,这里的潮位指的是天体引潮力导致的海平面周期性波动。由于潮汐运动的周期性很强,潮位的升降也有明显的规律性,通过潮汐调和分析等手段,可以将潮位曲线近似地用许多余弦曲线的叠加来表示,故海洋潮汐可以看作是由许多振幅、周期、相位不同的分潮叠加组成。利用调和分析法,只要算出今后日、月、地的相对位置,利用该地点的调和常数,就可以预报未来任何时刻的潮汐,潮汐表就是根据此原理推算出来的。

因此潮汐是可以进行分析预报的,mike21中就自带了可以进行预测潮位的tool小工具,下面介绍一下具体的使用方法。

图2 渤海湾(红线为开边界)

利用MIKE21 Toolbox 潮汐预报步骤

第一步。准备好制作好的mesh文件,这里mesh文件中模型的坐标要用投影坐标系,我个人推荐WGS-84-UTM投影坐标系,这是目前最常用的。投影坐标要精确的反映实际的位置信息,因为mike21会读取mesh文件的经纬度,从而根据相应的算法生成预测潮汐,如果mesh文件不包含准确的位置信息,那么后面得出的潮位将是错误的结果。

第二步。找到相应的工具箱并打开,路径为file-->New-->file-->mike21-->mike21toolbox(.21t)-->tidal-->tide prediction of Height,如下图所示。工具的第一页文字为:潮位预报,此工具用于生成指定时间段内潮位变化,输出时间序列。

第三步。点击上图中的“下一步”,来到如下的第二页——分潮描述(Constituent Description),文字内容是:预报模型选择,潮汐预测要么基于一组用户自定义的分潮数据,要么基于全球潮汐预测模型的分潮数据。

由于这里我们没有用户自定义的分潮数据,一般我们就选择选择基于全球潮汐模型数据,然后点击下一步,注意Data files里的路径按默认设置,不要改动。

第四步。来到第三页——一般参数(General Parameters),文字内容为:在这一页会定义潮汐预报周期和时间分辨率。此外,还需指定输出的类型(线序列或是点序列)。

这里有两个选项,点序列和线序列,选择点序列就是只输出一个地理位置的潮汐预报结果,线序列是生成一系列地理位置点的潮汐预报结果,这一系列的点组成了一个“线序列”。我们的开边界都是一条线,一般情况下选择线序列更贴合实际一点。注意这里选择点序列不是不可以,到时候输入开边界条件时,选择开边界上所有的点都取你所生成的点序列的数据就行,但是点序列在接下来的步骤里要手动输入经纬度,一方面是麻烦,另一方面是手动输入有误差或者可能输错。

关于预测的时间段,根据模拟的需求设置即可,要设置起止日期,以及每隔多长时间输出一次潮汐水位数据(interval)。起止日期按工程模拟要求设置,时间间隔一般取1小时或者30分钟。如果模拟时间很短,也可以设置为15分钟,或者更短。

第五步。线序列输出(Line Series Output)。这一页主要是输入开边界的地理位置,至少需要两个点(start point和end point,输入经纬度,或者投影坐标),两点确定一条直线,如若是多条折线,则需要设置Number of Line来增加线段的数量。

输入的类型有:1用户指定;2水深文件;3网格文件。这里我推荐使用已经制作好的mesh网格文件来确定线序列的位置,只需点击浏览,选中mesh文件,便可自动识别开边界并录入起止点的经纬度。后面的Number of points是指的这条直线上的点的个数,如下图所示,也是自动录入的;再往后是Include,就是要不要输出这条线的潮汐预测信息,一定要勾选,不勾选就等于不输出这条线;再往后的Data File比较重要,它是要我们指定一个输出路径,点击浏览选择相应的路径即可;再往后的title不重要,改不改名都与输出结果无关;所有都设置好后点击下一步即可。

本页注意事项:①mesh文件有几条开边界就有几条number of Line,这个时候就带来一个问题,到底那个是line No是mesh文件中对应的开边界呢?有两种判别方法,第一是根据Number of points,比如有两条开边界,但一长一短,长的开边界上的点个数远远大于另一条开边界,那么那个number of points多的明显就是对应长的开边界。第二是根据起止点的经纬度,根据他们的大小关系判断空间上的先后关系,比如维度大的,就是偏北的开边界,经度大的就是偏东的开边界。②有时候导入mesh文件后,number of points只显示2,但实际我们画了好多点上去了,这个时候就说明mesh文件有问题,需要返回sms重新生成网格。③注意起点和终点的定义,mike官方手册里指出“以边界海岸线为界,使模型边界处于左手方向,沿海岸线第一个点定义为起始点”。说白了就是逆时针方向走。

第六步。设置状态(Setup Status),如果要查看或更改任何设置,请单击“上一步”,如果已经确定参数都设置好了,点击“完成”储存相关的设置。

在这一页最重要的是要点击“execute”,这样才能运行预测算法,输出预测的潮汐潮位,点击完成后会提示保存,你可以保存,也可以不保存,如果保存了,下次还需要相同参数的预测输出就可以直接用了,保存的名字默认是“Setup Name”,在工具第一页修改。

Log/pfs-file项让我们指定路径,保存算法运行的日志,需要注意的是,此路径必须和前一页设置的输出路径完全一致,否则点击“Execute”会报错。

第七步。运行完成后会有如下提示,到相应的路径查找保存的文件,有两个文件,一个是XXX.dfs1,另一个是日志文件Setup_Name.log,要用的只是dfs1文件,打开它,如图所示,在每隔一定的间隔(interval)会显示80个点的潮汐数据,这些水位数据有正有负,基准面是平均海平面(0m),如果模型的基准面不同,则需要做调整。

本次的分享就到这里。接下来是写一下HD模块的参数设置,另外还打算写一下mike2014破解版软件的安装。

谢谢大家



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