丹麦MIKE21模型概述及应用实例

简要介绍了平面二维水流数学模型MIKE21的功能和应用情况,以渤海湾大范围潮流场数值模拟和天津港国际邮轮码头工程小范围港池潮流场模拟展示了该模型的模拟效果,结果表明,模拟结果较好地反应了实际情况。数学模型具有研究经费低、速度快、周期短、不存在比尺效应等优点,随着计算机的发展,数学模型和数值试验在科学研究和工程设计中的地位和作用不断提高,将水动力数值模拟的全过程设计成软件包,配合良好的前、后处理工具,降低技术门槛,使其通用性大大加强,将成为未来水动力数值模拟发展的方向。     

基于MIKE21分析无为县白茆取水工程对河道行洪的影响

本文利用MIKE21软件建立河道二维水动力数学模型,分析了无为县白茆取水工程在防洪设计流量及平滩流量下,对黑沙洲河道行洪的影响,结果表明:工程建设对黑沙洲河段现状流场、水位及分流比影响均较小.     

基于MIKE21模型的水交换数值模拟研究

以滇池草海生态清淤为工程背景,基于二维数值模型MIKE21 HD FM和MIKE21对流扩散模块建立了滇池草海水动力模型和对流扩散模型,对东风坝三种处理工况滇池草海水动力环境和水体的交换程度进行数值模拟.根据二维水动力和水交换模型模拟计算结果表明,拆除东风坝后固然可以最大幅度地提高原来东风坝区域内部的交换水效率,但通过...     

MIKE 21在莽山水库坝下河道数模中的应用

莽山水库坝下和下游2.3 km处反调节水库坝下河段坡降和糙率都比较大。运用MIKE21软件模拟出莽山水库和反调节水库兴建后坝下河势的变化情况;采用洪水调查、莽山水库和反调节水库坝下水位流量关系曲线、坝上泄流曲线,对模型进行率定;提出合理的参数处理方法,对工程河段进行模拟。结果能够很好的反映工程情况,为工程建设提供科学依据。更多还原     

复式航道波浪变形及输沙影响数值模拟研究

复式航道通过在原有深水主航道两侧开挖并行浅水航道,实行大小船舶分道航行,高效缓解进港航道通航压力,具有广泛的应用前景.由于航道断面复式化,波浪穿越航道的演变规律比传统单一断面复杂,影响船舶通航安全及泥沙输运.基于天津港复式航道工况,建立数值波浪水槽,针对正交入射波浪在不同断面型式复式航道中的演变进行数值模拟,研究结果表...     

MIKE11、MIKE21软件在桥梁工程防洪影响评价计算中的联合应用

MIKE21软件的水动力模块在进行二维水力建模时,需要计算区域的大比尺地形图作为地形边界以求计算细致精准。在常规工程中,大比尺地形图的施测投入较大,资料相对缺乏。为解决此问题,以Q桥为例,采取一、二维水力计算软件联合应用的方式,用一维水力计算软件为二维水力计算提供水位边界,获得所需的二维水力计算数据。     

基于MIKE21的霍邱县新店至左王35k V输电线路杆塔流态分析

本文通过采用MIKE软件建立二维水动力模型模拟进、退洪工况下霍邱县新店至左王35k V输电线路杆塔处流态,计算结果得到的行洪水位和水流流场参数与实测水文水情参数一致性较高。该方法的运用解决了在缺乏相关资料的情况下的二维流场计算问题,为涉河（湖）建设项目的洪水影响评价编制及审批单位决策提供了依据。     

波浪传播的数值模拟与物理模拟耦合模型

此文对于二维波浪的传播建立了数值模拟与物理模拟的耦合模型。模型中,数值模拟采用基于改进Boussinesq方程的三角形网格有限元模型,物理模拟采用推板式造波机。模型的求解采用空间五点的拉格朗日插值和时间的四阶Runge-Kutta格式。通过波浪模拟实验研究了耦合模型在不同波浪要素下的适应性。进一步针对于规则波和不规则波分别建立了实时修正由于造波机造波性能所引起的模拟误差的方法。波浪模拟实验结果表明,耦合边界附近数模结果与物模结果吻合很好,实时修正方法能很好修正由于造波机造波性能所引起的模拟误差,耦合模型和实时修正方法能有效建立起数模与物模的确定性联合。     

基于MIKE21的跨河桥梁壅水数值模拟分析

为明晰黄河上游河道桥梁壅水特性并探究数值模拟法在防洪演算中的可靠性,以宁夏回族自治区境内黄河青铜峡至石嘴山段(以下简称“青石段”)内连续7座桥梁为研究对象,运用MIKE21水动力模块构建二维水动力模型,对不同洪水频率下桥梁壅水特性进行数值模拟与对比分析。结果表明：在对二维水动力模型率定与验证的过程中,模拟值与实测值相对误差均小于5%,边界约束条件与河道糙率均经率定分析后取值;随着洪峰流量的减小,河道流速降低,桥墩壅水值在0.10～0.28 m水位范围内波动,对比模型模拟结果与经验公式计算结果,Henderson公式计算值与二维模型模拟值更为接近且变化趋势较一致,而陆浩公式计算结果相对偏大。本研究可为跨河建筑物壅水特性影响分析与河道防洪演算提供经验参考和理论依据。     

丹麦MIKE21模型在桥渡壅水计算中的应用研究

丹麦DHI公司开发的MIKE21数学模型属于平面二维表面流数学模型,是在20多年来世界范围内大量工程应用经验的基础上持续发展起来的,可广泛地应用于潮汐、水流、风暴潮等二维水力学现象的研究.将MIKE21应用于阿深北高速公路兴建巴河大桥前后水位、流场变化情况的二维数值模拟中,以确定MIKE21模型在桥渡壅水计算中的适用性;经检验,计算成果令人满意,其精度可以满足预测要求.     

波浪形态及方向分布对港域波浪传播的影响

航道开挖会对波浪的传播产生显著影响,使港内波浪及泊稳条件发生变化。依托物理模型试验结果,验证了MIKE21中BW数值模型的合理性,证实二者结果吻合良好,随后利用该模型对比分析了在规则波、单向不规则波以及多向不规则波作用下,港域波浪扰动系数的分布规律及区别。结果表明：小角度入射波浪下,单向不规则波与规则波在航道迎浪面边坡发生的波能聚集现象明显强于多向不规则波;多向不规则波的方向分布对波浪在航道中的传播产生影响,波浪方向分布范围越窄,航道的折射效应及能量汇聚过程也越明显,航道边坡上的扰动系数也越大。因此在实际工程的航道设计中,应该考虑到不同形态波浪及多向波方向分布在航道传播过程中的差异,尤其在某些涌浪作用较强、波浪能量分布较为集中的港域,以单向不规则波甚至是规则波作为入射波浪将更加合理安全。     

Analysis of wave clipping effects of plain reservoir artificial islands based on MIKE21 SW model

Plain reservoirs are shallow,and have low dams and widespread water surfaces.Therefore,wind-wave-induced damage to the dam is one of the important factors affecting the safety of the reservoir.To improve upon unsatisfactory plain reservoir wave-clipping schemes,a numerical method is proposed to predict and analyze waves in the reservoir in the presence of artificial islands,constructed from dredged sediment.The MIKE21 SW model is applied to a specific plain reservoir for finding the optimal artificial island parameters.The simulated wave height attenuation results are seen to agree well with empirically predicted values.Thus,the validity and reliability of the numerical model are established.Artificial islands at suitable locations in the reservoir can attenuate the wave heights by approximately 10%-30%,which justifies the efficacy of the clipping scheme making use of dredging and island construction.     

基于MIKE21模型的灵璧船闸对新汴河洪水影响分析

为研究船闸对主河道洪水的影响,探究船闸的分流作用,以新汴河及灵璧船闸为研究对象,运用MIKE21对研究区进行网格有限差分、参数率定得到水动力模型,将洪水演进过程进行二维模拟计算。模拟结果表明,在三种不同洪水频率以及船闸建成以后,主河道节制闸上、下游监测点水位下降值在0.106 m以内;而流速变化最大值达0.168 m/s,水位和流速均有较大变化幅度。同时,水流流向和流速在新汴河节制闸和船闸闸墩处发生改变,存在水流的阻滞效应和绕流现象,可能会对过水建筑物及大堤造成冲刷,需要配置闸口处导流设施以及加固堤防。在船闸工程建成后的几种洪水条件下,水流水位和流态变化响应明显,船闸工程对新汴河主河道行洪产生了一定影响,可为下游水文站点提供补偿资料。     

基于 MIKE21 FM 的南渡江河口段行洪能力分析

为预测并分析滨江西带状公园建设后对南渡江河口段行洪能力的影响,基于MIKE21FM水动力模块,建立了南渡江河口段平面二维水流数值模型。首先结合水文站实测洪水资料,对河口段河道、滩地糙率参数进行率定与验证。将公园模型概化为局部阻力修正和局部地形修正两种方式,然后分别模拟计算三种潮洪组合工况下河口段水面线和流场变化。计算结果表明,两种概化方式计算结果基本一致,公园建设后河道地形和糙率发生变化,导致水面线壅高和主流流速加大。阻力修正法计算的水面线壅高值稍偏大,但仍低于左右岸防洪堤设计水位,没有降低南渡江河口段防洪能力。司马坡岛附近局部出现高流速区,有必要采取相应的防冲措施。     

二维非恒定流模型在北京市延芳淀湿地洪水影响分析中的应用

为了研究拟建在北运河滩地上的延芳淀湿地对河道防洪安全的影响,控制湿地建设规模,不增加北运河50年一遇洪水出境洪峰流量,搭建了北运河MIKE 21二维非恒定流模型,模拟湿地建设前后北运河50年一遇洪水演进情况。采用2016年北运河“7.20”洪水监测数据,对模型进行了参数率定;分析了延芳淀湿地建设前后,50年一遇洪水下北运河河道及滩地槽蓄能力、河道水位、流速、流势等水力条件的时空变化。结果表明：滩地内建设延芳淀湿地降低了北运河槽蓄能力,减少了滩地消减洪峰量值,但通过调整湿地地形高程,仍能满足规划要求;湿地建设同时抬升了北运河洪水位,改变了洪水流势,对河道堤防建设有一定影响。研究成果不仅能够为延芳淀湿地的设计建设提供相关水力条件支持,也可以为北运河河道治理及防洪预案修订提供参考。     

BREACH模型与MIKE21模型在溃坝风险中的耦合分析

BREACH模型常用来模拟水库大坝漫顶及管涌溃坝模式并获取溃口流量与时间关系,MIKE21模型常用来模拟湖泊、河口、海湾等二维水动力学并获取洪泛区内洪水风险信息要素,两大模型耦合分析在保障水库大坝安全运行及风险管理方面发挥了积极作用。以BREACH模型模拟溃口流量动态数据过程与溃口演变尺寸为基础,通过ArcGIS预处理地形文件、工程建筑物参数与水文数据,构建MIKE21二维水动力学模型并计算网格差值空间,利用Flow Model模块生成溃坝洪水模拟文件,采用判别溃口流量差值是否满足精度要求的迭代法来耦合两大模型,最终结合所要分析水库大坝的工程概况,计算不同风险情况下的水库大坝溃坝洪水淹没水深与范围,进而模拟溃坝洪水演进过程。该方法已成功应用于郑州常庄水库风险分析,结果表明,该方法能客观反映溃坝洪水行洪情况,使用方便,为水库大坝运行管理与应急处置提供了一定的技术支持。     

基于MIKE21模型的滨海核电厂厂址防洪评价研究

为评价典型滨海核电厂厂址防洪安全,采用MIKE21软件模拟外海高潮位顶托条件下可能最大洪水和1 000年一遇洪水的演进过程,分析了厂址北侧排洪通道上所建大件桥梁对洪水的阻水作用。研究结果表明:相比于桥梁的阻水作用,核电厂的防洪安全主要受降雨所引起的厂址上游小流域洪峰强度的控制,即使在设计基准洪水位和潮位叠加可能最大降雨洪水情景下,核电厂主厂区也不受水淹的影响。     

基于MIKE21的濛洼蓄滞洪区洪水演算模拟

为研究蓄滞洪区分洪之后洪水演进情况,以淮河中游濛洼蓄滞洪区为研究对象,采用MIKE21模型对洪水演进过程进行了二维模拟计算。利用2007年实测水位数据对模型参数进行率定后,水位模拟最大相对误差约10%,表明模型具有较高精度。运用该模型模拟计算了最危险分洪方案下蓄滞洪区内任一点的水深、流速、到达时间等洪水淹没要素。研究成果可为濛洼蓄滞洪区防洪救灾提供技术支撑。