水動(dòng)力數(shù)值模擬數(shù)值模擬：一門綜合性的模擬技術(shù)，它采用數(shù)學(xué)模型來模擬某種物理現(xiàn)象，并通過計(jì)算機(jī)用數(shù)值計(jì)算法進(jìn)行近似求解，籍以復(fù)演自然演變過程的總稱。以微分方程為理論，并通過微分方程的離散，變成代數(shù)方程，最后采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行近似求解。數(shù)值模擬的特點(diǎn)：（1）一般以線性理論為基礎(chǔ)，但實(shí)際自然現(xiàn)象和描述這些現(xiàn)象的微分方程均為非線性的；（3）數(shù)值模擬不僅僅是一種近似計(jì)算，可以作為一種實(shí)驗(yàn)或研究及預(yù)測方法；（2）需要豐富的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場資料和一定的技巧。2數(shù)值模擬數(shù)值模擬的優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)費(fèi)用少；速度快、周期短；可以模擬多種因素相互作用的復(fù)雜物理過程；可以完全控制流體的物理性質(zhì)；模型建成后，長期保存、隨時(shí)調(diào)用修改；3數(shù)值模擬（1）建立數(shù)學(xué)模型和編制源程序

建立或選擇的微分方程；根據(jù)模擬域邊界條件選擇合適的網(wǎng)格；按一定的格式離散方程，得到代數(shù)方程和采用合適的數(shù)值方法求解代數(shù)方程；編制源程序求解代數(shù)方程。數(shù)值模擬分析（收斂性、穩(wěn)定性、相容性、誤差程度等）（2）調(diào)試源程序（3）正式方案試驗(yàn)（4）模型驗(yàn)證

調(diào)整模型中有關(guān)參數(shù)（糙率、紊動(dòng)動(dòng)量摻混系數(shù)等），使模型有良好的穩(wěn)定性和收斂性，并與現(xiàn)場資料有良好的吻合。4數(shù)值模擬工作的基本步驟丹麥的丹麥水力研究所（DHI）,MIKE

21

英國的HR

Wallingford，

Informs

ICM荷蘭的三角洲研究院（Deltares），Delft3D美國地址調(diào)查局（USGS），

MODFLOW美國環(huán)境保護(hù)署（EPA），

SWMM美國陸軍工程師兵團(tuán)水利工程中心（HEC），

HEC-RAS學(xué)習(xí)選擇Delft3D的原因：開源免費(fèi)功能強(qiáng)大應(yīng)用范圍廣……5常見的水動(dòng)力軟件應(yīng)用：河床徑流模擬河流淡水注入海灣流量過程咸水入侵湖泊、海洋、水庫中的溫度分層現(xiàn)象冷卻水取水口及污水排放口溶解物及污染物運(yùn)移潮流和風(fēng)生流（如風(fēng)暴潮）分層流和密度流波生流……6Delft3D功能模塊與應(yīng)用Delft3D建模基本流程7基于有限差分方法，對偏微分方程求定解，其主要步驟如下：利用網(wǎng)格將定解區(qū)域化為離散點(diǎn)集；然后通過適當(dāng)?shù)耐緩綄⑽⒎址匠屉x散化為差分方程，并將定解條件離散化，構(gòu)造差分格式，不同的離散化途徑一般會(huì)得到不同的差分格式；建立差分格式后，就把原來的偏微分方程定解問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程組，通過解代數(shù)方程組，得到出定解問題的解在離散點(diǎn)上的近似值組成的離散解，應(yīng)用插值方法可從離散解得到定解問題在整個(gè)定解區(qū)域上的近似解。8網(wǎng)格介紹①③②④①Delft3D授權(quán)管理③練習(xí)實(shí)例（安裝路徑）②Delft3D軟件主體④結(jié)果后處理1.設(shè)置工作空間

文件夾路徑：

***/Delft3D/4.02.01/tutorial/rgfgrid/harbourDelft3D水動(dòng)力數(shù)值模擬——構(gòu)建網(wǎng)格2.打開RGFGRID1??2??Delft3D水動(dòng)力數(shù)值模擬——構(gòu)建網(wǎng)格3.

OpenaLandBoundary

File-AttributeFiles-OpenLandBoundary文件harbor.ldb

用處：輔助做網(wǎng)格

Delft3D水動(dòng)力數(shù)值模擬——構(gòu)建網(wǎng)格4.界面的縮放與移動(dòng)

鼠標(biāo)滑輪進(jìn)行縮放；

按住Ctrl鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)，對界面移動(dòng)

全局視圖

Delft3D水動(dòng)力數(shù)值模擬——構(gòu)建網(wǎng)格5.Definesplines繪制草圖線，用途：生成網(wǎng)格。繪制過程。草圖線要求：-草圖線要與矩形在拓?fù)渖系葍r(jià)。-不同草圖線相交不得多于兩次，且不能自交。-同方向的草圖線不能相交。Delft3D水動(dòng)力數(shù)值模擬——構(gòu)建網(wǎng)格6.Generate

gridfromsplines根據(jù)繪制好的草圖線，自動(dòng)生成網(wǎng)格。6.

Refine

grid網(wǎng)格加密7.

Fit

grid

boundary

to

landboundary網(wǎng)格自動(dòng)貼邊陸地邊界Delft3D水動(dòng)力數(shù)值模擬——構(gòu)建網(wǎng)格網(wǎng)格質(zhì)量檢查：網(wǎng)格正交性檢查正交性要求：正交性（一般<0.02，這個(gè)可以放寬)2.網(wǎng)格平滑度檢查平滑度(一般<0.2）網(wǎng)格結(jié)果導(dǎo)出Delft3D水動(dòng)力數(shù)值模擬——構(gòu)建網(wǎng)格1??2??設(shè)置工作空間

文件夾路徑：

***/Delft3D/4.02.01/tutorial/quickin/maracabio啟動(dòng)QuickinDelft3D水動(dòng)力數(shù)值模擬——插值地形1.

OpenaLandBoundary

File-AttributeFiles-OpenLandBoundary，文件mar_01.ldb

結(jié)果如圖。

Delft3D水動(dòng)力數(shù)值模擬——插值地形2.

OpenaGrid

File-Import-Grid(RGFGRID)，文件mar_02.grd

結(jié)果如圖。

Delft3D水動(dòng)力數(shù)值模擬——插值地形3.

OpenaSamples(離散水深點(diǎn))

File-AttributeFiles-Open

Samples，文件mar_02.xyz

結(jié)果如圖。

Delft3D水動(dòng)力數(shù)值模擬——插值地形3.插值水深與優(yōu)化

選擇Operation-Triangular

Interpolation，

水深擴(kuò)散與平滑

Delft3D水動(dòng)力數(shù)值模擬——插值地形3.

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23三、潮汐與潮流3、基準(zhǔn)面和特征潮位補(bǔ)充八大分潮