Delft_3D水流计算笔记

Delft3D计算水流泥沙第1章网格1.1确定模型范围即确定网格范围，确定河道起止断面，河堤位置等；另，可将桥梁位置，工程布置，测流点等予以标注。*.ldb(landboundary)文件在记事本或UE里编辑后保存为后缀名为.ldb的文件即可。lmn2x1y1x2y2……xnynl代表line，m表示当前是第几条线，n表示这条线有多少个点，xy表示点坐标，具体格式见附件LDB文件。其中x,y坐标的提取，利用cad-excel插件的提取多段线坐标功能。确定模型边界时，力求准确，缩小范围，减少后期处理数据量（网格数量）。打开GRID模块的RGFGRID，File→OpenLandBoundary（图1-1）1.2Splines分割模型即绘制spline样条曲线。打开GRID模块的RGFGRID，File→OpenLandBoundary（图1-1），找到*.ldb文件打开（图1-2）。除第一个为打印命令外，其他都是视图范围调整按钮。图1-1图1-2导入ldb文件图1-3Spline样条曲线（绿色）在landboundary的参照下，点击开始画Splines样条曲线，删除整条线，调整单个点，删除单个点。左键点击画点，右键结束一条线，ESC键可以回退一步，注意3D中操作只可以回退一步，所以操作要稳准，且注意随时保存。画Spline时注意中间岛的处理，如果岛较大且无地形数据，在差值地形前需要删掉网格以便计算，则岛可以用两条Spline包裹，以节省网格。如图1-3。画Spline线时，注意河道狭窄处的处理。Spline线顺延河段较宽处的走势，画在landboundary之外，这样在生成网格时，避免了此处网格过密。Splines画好后，File→SaveSplines，保存为*.spl文件。1.3生成网格打开*.spl文件，点击生成网格，生成网格时，Settings→ChangeParameters，设置自动生成网格的参数。图1-4。M-RefinementFactor为M方向Splines之间生成网格数量，同理，N-RefinementFactor为N方向Splines之间生成网格数量。生成网格后，View→GridProperties→orthogonality查看网格正交性。按钮：增加、删除、移动单个网格点。图1-4打开GRID模块的RGFGRID，Operations→OrthogonaliseGrid，调整整个网格的正交化。Edit→BlockOrthogonalise，局部调整正交化。点击File→SaveGrid，将网格保存为*.grd文件。第2章地形差值2.1制作地形文件从CAD中分图层导出水深点、计曲线、首曲线、陆地高程点等，转为DXF文件，之后利用小程序等将地形点保存为*.xyz文件。提取地形点之前，把模型范围外的地形点删掉，减小提取数据的数量，便于差值。注意：3D中的地形点Z坐标跟现实是反向的，即0m以下为正、以上为负。从CAD中提取后，在Excel里修改。具体格式见附件XYZ文件。2.2导入地形文件打开GRID模块的QUICKIN，File→Openlandboundary/OpenGrid/Samples，分别打开边界文件、网格文件、地形文件，添加第二个地形文件时选择AddSamples。2.3差值用Polygon分片圈出小块地形，（小块差值快，因为是整个选定区域计算，所以小块差值结果准确），Operations→TriangularInterpolation，进行三角差值，Operations→InternalDiffusion，进行内部边界扩散，Operations→Smoothing，进行平滑，平滑一般三次，多次平滑导致数据失真，区于一致。内部扩散前内部扩散后一定在polygon圈出小块区域后差值，不然会死机的。差值地形时，可以View→SamplePoints→NoSamplePoints，关闭地形点显示，更清楚的看到已差值边界。给没有地形点的网格赋值。用Polygon圈出没有地形点的网格区域，AddSubDel→CombineDepthandUniformValue→FillMissingDepthsWithUniformValue。局部地形调整见尾注i差值地形后，File→SaveDepth，保存为*.dep文件。第3章水流泥沙计算文件打开FLOW模块的Flowinput。3.1Description:简要描述该计算模型，便于自己查看。3.2Domain:定义域，即打开网格文件与地形文件，添加干点和薄坝。3.2.1Gridparameters打开网格文件点击Opengrid，找到制作好的网格文件*.grd点击Opengridenclosure，打开自动生成的跟网格文件配对的*.enc文件。Latitude：填写工程区的纬度。Orientation：Numberoflayers:分层，用于三维水流计算。二维即为1。3.2.2Bathymetry:地形文件有两种方式：1、选择File，点击Open，打开差值好的地形文件*.dep。2、选择Uniform，给整个区域赋统一值。3.2.3Drypoints:添加干点有两种方式：1、点击Add，输入M1、N1、M2、N2的值，即确定干点位置。2、点击工具栏的View→VisualisationArea，打开视图，在网格上点击添加。添加干点后，点击Save，把干点文件保存为*.dry。View视图下的操作方法。参见尾注ii。3.2.4Thindams添加薄坝具体操作跟添加干点类似，参见尾注ii。3.3Timeframe时间范围确定模型计算起止时间、步长。Referencedate：模型计算模拟的大约时间点。Simulationstarttime：模型计算开始时间点。Simulationstarttime：模型计算结束时间点。Timestep：时间步长。3.4Processes过程量Constituents：成分即参与计算的计算量，包括Salinity、Temperature、Pollutantsandtracers、Sediments即盐度、温度、污染物、泥沙。Physical：物理量即参与计算的外力，包括Wind、Secondaryflow、Wave即风、二次流、波浪。Man-made：Dredginganddumping人工即疏浚和填槽等。选择以上过程量后，会在之后的初始条件等选项中出现相应的设置选项。3.5Initialconditions初始条件初始条件可以赋统一值（Uniformvalues），也可以通过Initialconditionsfile、Restartfile、Mapfile文件赋值。在Processes中选择的过程量，都出现在初始条件内，需要赋初始值。3.6Boundaries开边界添加、删除等编辑开边界操作与添加干点、薄坝等相似，具体见尾注ii。3.6.1Flowconditions水流条件：Typeofopenboundary(quantity)即开边界的类型，包括Totaldischarge、Waterlevel即总流量、水位等。Reflectionparameteralpha:Forcingtype：3.6.2Transportconditions输移条件泥沙、温度、污染物等。3.7Physicalparameters物理参数3.7.1Constants常数包括Gravity、Waterdensity、Airdensity、Winddragcoefficients即重力加速度、水密度、空气密度、风阻系数等。3.7.2Roughness糙率1、Bottomroughness底部即河床糙率Roughnessformula糙率准则：Manning、Chezy、White-Colebrook即曼宁、谢才、柯式布鲁克准则。赋值:可以赋统一值，也可以通过文件赋值。糙率文件的制作参见尾注iii。Stressformulationduetowaveforces波浪力计算公式2、Wallroughness边壁糙率Slipcondition滑动条件：Free、Partial、No3.7.3Viscosity涡粘系数Backgroundhorizontalviscosity/diffusivity水平、扩散涡粘系数赋值:可以赋统一值，也可以通过文件赋值。涡粘系数文件的制作参见尾注iii。Modelfor2Dturbulence2D湍流模型3.7.4Heatfluxmodel热交换模型3.7.5Sediment泥沙3.7.6Morphology3.7.7Wind风3.8Numericalparameters数值参数Dryingandfloodingcheckat干点与淹没检测:Gridcellcentresandfaces网格中心与边界、Gridcellfacesonly网格边界Depthspecifiedat水深点赋值：Gridcellcentres网格中心、Gridcellfaces网格顶点。Depthatgridcellcentres网格中心的水深值：Max、Mean、Min。Depthatgridcellfaces网格边界的水深值：MorThresholddepth:Marginaldepth:Smoothingtime:Advectionschemeformomentum:Advectionschemefortransport:3.9Operations操作3.9.1Discharges3.9.2Dredginganddumping3.10Monitoring监测3.10.1Observations观测点3.10.2Drogues浮锚3.10.3Cross-sections断面以上三类监测点的编辑参见尾注ii。3.11Additionalparameters附加参数（潜坝、导流坝等）单击Add，在Keyword下填写Fillwl（代表坝），在Value下填写文件名，例如#qianba.lwl#，*.lwl文件格式如下：U/VMNMN糙率高度1U/V代表坝体走向，M、N代表坝体位置，糙率系数需率定，和畅洲潜坝取0.12。坝体高度按实际情况定，注意跟地形点一样，高出水面为负值，低于水面为正值。具体格式见附件*.lwl。3.12Output输出3.12.1Storage存储3.12.2Print打印3.12.3Details细节设定好以上这些，File→SaveMDF，将以上设定保存为*.mdf文件。文件名不宜大于三个字符。点击FLOW模块的Start，开始计算。第4章结果输出在FLOW模块的GPP下，单击Add，在弹出的对话框中单击Selectfile。输出单个观测点的值：在弹出的文件选择对话框中，Model/Filetypes下选择DELFT3DHydronamichistoryfile，在Files下选择结果文件trih-*.dat，单击OK。回到Adddataset对话框，在Parameters下选择需要输出的参数，如waterlevel（水位）、currentmag.(horiz)（流速大小）、currentdir.(horiz)（流速方向）、momentaryflow（瞬时流量），在右侧的Selectlocation下选择要输出的观测点或观测断面。点击Create。选择所有要输出的参数后，点击Close。回到GPP对话框。在Availabledatasets下选择要导出的参数。点击Export，在弹出的ExportDatasets下，单击GiveFileName，输入输出文件的名称。在Exportmethods下选择WriteTimeseriestoTextFile。单击Export。输出时刻整个计算区域的图形：在弹出的文件选择对话框中，Model/Filetypes下选择DELFT3DHydronamicmapfile，在Files下选择结果文件trim-*.dat，单击OK。回到Adddataset对话框，在Paramet