MIKE21FM水动力模型构建与应用教程

"MIKE 21 FM 是一款强大的水动力模型，用于模拟海洋和河流中的水流行为。这个模型在水文学和环境工程领域中被广泛应用，特别是在大型工程项目如桥梁和隧道建设中，以评估其对水环境的影响。文档详细介绍了如何使用MIKE 21 FM来构建和运行一个具体的水动力模拟案例——连接丹麦和瑞典的Øresund工程。" MIKE 21 FM水动力模型是一个基于DHI公司的MIKE系列软件的模块，主要用于模拟自由表面流动问题。该模型可以处理复杂的地理特征和流体动力学现象，例如潮汐、波浪、流速、水位变化等。在Øresund工程的例子中，MIKE 21 FM被用来确保工程设计符合严格的环境标准，即对海洋环境的影响降到最低。 在逐步练习实例中，首先概述了工程背景，提到1994年的Øresund项目连接了丹麦和瑞典，且工程需满足严格的环保标准，要求对海洋环境影响极小。为此，建立了大规模的水文监测系统，并采用数值模型（如MIKE3）进行评估。 创建计算网格是模型建立的第一步，需要考虑网格的质量和适应性。在这个过程中，首先需要关注创建网格前的问题，如数据准备和网格分辨率的选择。然后，详细步骤包括将xyz数据转化为MIKE 21 FM可读的mdf文件，调整三角边界以优化网格结构，以及对模拟区域进行三角划分。 接着，模型的输入条件是关键，包括水位边界条件、初始条件和风力作用。水位边界条件的生成涉及将实际测量的水位数据转化为时间序列文件，并创建相应的边界条件。初始条件通常设定为某一稳定状态，而风力作用的考虑则是影响流场的重要因素。 模型的搭建部分，重点介绍了FM模型的运用。FM（Flow Module）是MIKE 21中处理自由表面流动的模块。模型率定是验证模型准确性的过程，这涉及到对比实测水位和流速数据，以及模拟结果与实地观测的比较。在率定过程中，需要不断调整模型参数，以使模拟结果尽可能接近实际情况。 MIKE 21 FM水动力模型是解决复杂水环境问题的重要工具，通过细致的网格构建、输入条件设定和模型率定，可以为工程决策提供科学依据，确保环境影响的最小化。在Øresund工程案例中，该模型发挥了至关重要的作用，帮助规划者优化设计方案并减少对海洋生态的潜在影响。