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telemac 2d指导手册
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TELEMAC系统是一套适用于模拟河流、河口和海岸二、三维水动力、泥沙、水质和生态等问题的模型系统,由法国国家水力学与环境实验室开发,基于有限单元或有限体积数值求解。TELEMAC- 2D作为TELEMAC系统中的一个二维模块,可以用于研究水流、风暴潮、波浪、泥沙和污染物输移等。模型功能包括:考虑非线性影响的波浪传播、底摩阻、科氏力影响、气压和风、紊流、河流入流、水平温盐密度梯度、干湿网格判断等。其网格划分为非结构化的三角形网格,考虑到近岸水流、地形梯度的差异,对于重要区域可进行局部加密,对复杂地形的适用性比较强。
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Telemac2d
UserManual
Riadh Ata
Version 7.2
December 29, 2016
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Contents
1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.1 Presentation of TELEMAC-2D software 8
1.2 Programming by the user 9
2 THEORETICAL ASPECTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3 INPUTS AND OUTPUTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1 Preliminary remarks 13
3.1.1 Binary file format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2 The files 15
3.2.1 The steering file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2.2 The geometry file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2.3 The boundary conditions file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2.4 The FORTRAN user file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2.5 The liquid boundaries file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2.6 The source file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2.7 The friction data file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.8 The stage-discharge or elevation-discharge curves file . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.9 The sections input file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.10 Files dedicated to construction works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.11 The reference file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.12 The results file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.13 The listing printout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2.14 The ancillary files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2.15 The dictionary file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2.16 Topographical and bathymetric data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4 HYDRODYNAMIC SIMULATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.1 Prescribing initial conditions 23
4.1.1 Prescribing using keywords . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.1.2 Prescribing with the CONDIN subroutine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.1.3 Continuing a computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
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4.2 Prescribing boundary conditions 25
4.2.1 Possible choices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.2.2 Description of various types of boundary conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.2.3 The boundary conditions file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.2.4 Prescribing values using keywords . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.2.5 Prescribing values by programming functions or using the open boundaries file
28
4.2.6 Stage-discharge curve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.2.7 Prescribing complex values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2.8 Prescribing velocity profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2.9 Thompson boundary conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2.10 Elements Masking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.2.11 Definition of types of boundary condition when preparing the mesh . . . . . 33
4.2.12 Tidal harmonic constituents databases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5 GENERAL PARAMETER DEFINITION FOR THE COMPUTATION . . . . . 37
5.1 Criteria for stopping a computation 37
5.2 Control sections 38
5.2.1 Configuration with keywords only . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2.2 Configuration with external file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6 PHYSICAL PARAMETER DEFINITION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.1 Friction parameter definition 40
6.1.1 Non-submerged vegetation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.1.2 Sidewall friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.2 Modelling of turbulence 41
6.2.1 Constant viscosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.2.2 Elder model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.2.3 K-epsilon model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.2.4 Smagorinski model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.3 Parameterization of meteorological phenomena 43
6.3.1 Wind influence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.3.2 Atmospheric pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.3.3 Rain and evaporation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.3.4 Raifall-runoff Modelling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.4 Astral potential 45
6.5 Wave induced currents 46
6.6 Vertical structures 46
6.7 Other physical parameters 46
6.8 Parameter estimation 47
7 NUMERICAL PARAMETER DEFINITION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7.1 General parameter definition 49
7.2 Numerical schemes 50
7.2.1 Finite elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/10787012/bg5.jpg)
7.2.2 Finite volumes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
7.3 Solving the Linear system 54
7.3.1 Solver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
7.3.2 Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
7.3.3 Continuity correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
7.3.4 Preconditioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
7.3.5 C-U preconditioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
7.4 Courant number management 58
7.5 Tidal flats 58
7.6 Other parameters 59
7.6.1 Matrix storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
7.6.2 Matrix-vector product . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
8 MANAGING WATER SOURCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
9 TRACER TRANSPORT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
9.1 Available possibilities 63
9.2 Prescribing initial conditions 63
9.3 Prescribing boundary conditions 64
9.4 Managing tracer sources 64
9.5 Numerical specifications 64
9.6 Law of tracer degradation 65
10 SECONDARY CURRENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
11 WATER QUALITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
11.1 Introduction 67
11.2 Theoretical aspects 67
11.3 Practical aspects 68
11.3.1 The meteo file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
11.3.2 O2 module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
11.3.3 The thermic module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
12 PARTICLE TRANSPORT AND LAGRANGIAN DRIFTS . . . . . . . . . . . . . . 76
12.1 Drogue Displacements 76
12.1.1 Input Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
12.1.2 Steering file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
12.1.3 Fortran file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
12.1.4 Output file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
12.2 Algae bloom modelling 77
12.2.1 Input files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
12.2.2 Steering file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
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