MIKE-使用说明

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水动力模块（Hyｄrodynａmic)；

平流扩散模块（Adveｃtiｏｎ-Dｉspeｒsiｏｎ); 泥沙输运模块(Mｕd Tranｓport）； 生态过程模块（EＣO Ｌab）。

其中,水动力模块是基础,为其他三个模块的计算提供动力。泥沙输运模块可以用来模拟波流共同作用下粉砂、淤泥和粘土的冲刷、输移与沉降。

适用范围：矩形网格。

1.2 ＭIKE ２1／3 Couｐled Ｍodｅｌ ＦM MIKＥ ２1／3耦合流体模型是海岸河口地区精确的动态模拟系统，包括以下模块:

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水动力模块(Hydrodyｎamｉc Ｍｏｄｕｌe） 输运模块(Ｔｒanｓpoｒｔ Moｄｕlｅ)

生态过程、溢油模块(ＥCO Lａb/Ｏil Sｐilｌ Mｏｄule） 淤泥输运模块(Mud Transporｔ Ｍoduｌｅ） 粗砂输运模块(Sand Tｒanspoｒt Modｕle）

粒径追踪模块（Ｐaｒticle Trａcｋing Modulｅ） 波谱模块(Speｃｔｒaｌ Wave Mｏｄule）

其中，水动力模块与波谱模块是最基本的两种。 适用范围:三角网格。 1.3 求解方法 ＡDI算法（Alternatｉve Diｒｅctiｏn Iｍplicｉｔ Ｍethod）：交替方向隐式方法。

把每一个时间步长分成两步进行，前半步隐式计算ｘ方向流速分量及潮位,显式计算y方向流速分量；后半步隐式计算ｙ方向流速分量及潮位,显式计算x方向流速分量。 1.4 Bathymetｒy 地形中水深采用当地平均海平面以下水深，而非海图水深，故需在海图水深上增加２.9m。 1.5 Time 指模拟的时间段,包括起始时间(simｕlation start time）、总步数（no. of ｔime ｓｔeｐｓ）及时间步长(tｉme step iｎｔervaｌ)。时间步长一方面决定了结果文件的最大输出频率，另一方面实现了不同模块的同步耦合。具体计算时的时间步长则是在soluｔion technique中定义的。

水动力、平流扩散和波谱模型的计算步数是动态的,只要满足稳定性要求即可；对于泥沙输运和水质模型，进程可能多个步长更新一回。 1.6 Sｏlutｉｏn teｃhniqｕｅ 对于时间积分(ｔiｍe integｒatｉon）与空间离散（sｐace discrｅtiｚａtion）两项,一般选作低阶快速模式（lower ordｅｒ，ｆast ａlgorｉthｍ）,这种模式没有高阶模式(hｉgher orｄｅｒ）计算精确；

对于平面二维计算,浅水方程、泥沙输运方程和平流扩散方程的时间积分采用的是显式格式,三维计算采用的是半隐式格式(水平方向显式，竖直方向隐式）。由于使用显式计算时的稳定性要求,必须指定时间间隔（time step interｖal)，使CFL ｎuｍｂｅr小于1。在浅水方程、泥沙输运方程计算中，为了使所有计算点的CFL数小于临界值,使用了变时间步长，即对每一步进行了细化计算。

计算对泥沙输运方程的CＦL数要求没有浅水方程那么严(可以大一些)，因此，在泥沙输运方程计算时可以使用较大的时间步长。用户可以指定最小时间步长（０．０１s)和最大时间步长（1０s）来控制时间步数。最大时间步长（ｍaxiｍｕｍ tｉmｅ）不可超过前面“ｔimｅ”中定义的时间步长（tｉme steｐ interｖａl）。 1.7 Fｌood ａｎd dry 即干湿判别技术，是为了提高模拟的精度。若某网格水深小于dryｉｎg deｐth 则不参与计算,当水深大于flｏoding ｄepth 时重新进入计算。 1.8 Eddy ｖiｓcｏsiｔy（涡粘性） 三角网格可选择两种方式： ➢ 常数涡流公式(㎡/s)

➢ Smagoｒｉnsｋy公式（需指定Ｓmａgｏrinsky系数及最大值、最小值）。

矩形网格可选择四种方式： ➢ 忽略

➢ 每个区域给定一个常值 ➢ 每个区域给定一个ｄｆs2文件

➢ 通过Smagｏrｉnsｋy公式进行动态计算（用户需选择基于流速或基于通量,并指定比例因子) 1.9 Boundary condｉtionｓ 水动力与波浪边界条件均为每半小时给一次,意为这半小时内全采用相同的边界条件，这样做的前提是边界条件在半小时之内基本无变化。边界条件的时间范围必须大于等于模型模拟的时间,边界条件的时间步长不必与模拟时间步长对应,模型会自动根据模拟时间步长插值。

潮流模型边界条件取中潮过程(20０5年9月8 日2:０0:0０~9月9日 2:30:０0）水位、流量。波浪模型波浪边界条件由东中国海大模型提供，由于波浪边界条件对关注区域影响甚微,故可任意选取；风场为常风天6.１m/ｓ,45°。进行潮流模型、波浪模型验证的目的是给泥沙输运模型提供边界条件,验证好的潮流模型的水位、流量边界条件为泥沙模型提供潮流边界条件，验证好的波浪模型输出波浪场结果为泥沙输

运模型提供波浪场，。

矩形网格的边界条件空间划分必须与边界网格个数一致,而三角网格的边界条件有插值功能，只需给出一个及以上的网格边界条件，沿线其他位置处的边界条件会插值得到。 1.10 ＣＦL ｎumber 浅水方程CFＬ numbｅｒ定义如下:

式中： h——单元中心点的总水深（ｔoｔal water ｄepth）; u,v——单元中心点x和y方向的分速度；

Δx，Δy——计算单元x向和y向的特征长度,取边界最小值。 对于三角网格，可采用如下形式：

泥沙输运方程CFＬ nuｍbeｒ定义如下：

1.11 Ｆｒequencｙ Fｒeqｕｅnｃｙ 是指间隔多少时间步长输出一次结果。 1.12 更换地形 每次更换地形后,系统会提醒是否更新边界条件，选“是”的话,边界条件会自动恢复为默认值，需从新导入边界条件；建议选“否”。 1.13 输出结果格式 输出结果（包括水动力、泥沙）一般为半小时输出一次,因此时间间隔应设为180步。若设置过小会因内存不足导致运行中断。

1.14 Mike2１与Mｉkｅ２1／3输出结果项差别 2 Fｌow mｏｄeｌ

2.1 Ｂed resisｔａnce(床面糙率) 两种形式可供选择：谢才系数(Ｃｈezｙ ｎumbeｒ)与曼宁系数（Manning ｎuｍbｅr)。床面糙率采用下式计算

Ｂｅd resistａnce=

式中u是速度，Ｃ为谢才系数。

若选择的是曼宁系数（一般会这么做）,模型会根据下式将其转换为谢才系数此步，计算时间会变长。

Ｍike软件中曼宁系数的表达式为M=1/n，单位是m

１/3

。因为多了

／s,不同于水力学课本中常用的M=n（无量纲)。

在河流数值模拟中，如果某一边界的边界条件不是真实边界条件,计算过程中可能发生不稳定问题,这样建议增大边界区域的糙率，具体做法为沿河道方向将２～４行网格的曼宁系数设置为30。

(1）潮差验证时需修改糙率，若是计算潮差较小，可加大下游曼宁系数(减小下游糙率)；(2）潮周期验证时要修改水深,因为使用的地形来自测图水深,为可能发生最小值,因此可适当增加水深。 2.2 Ｉｎitｉal cｏｎｄitions（初始条件） 三角网格时 可选择初始潮位或初始水深、流场，dｆsu或dｆs２文件均可，范围必须覆盖模型区域。当只有一个时间步,就直接作为初始条件，当有多个时间步时，起始时间必须在第一步与最后一步之间,便于进行插值。

矩形网格时

可将每个区域的初始水位设置成定值或给定ｄfs2文件。初始水位必须与边界条件相符合,例如边界条件初始值为0.5m,则初始水位也应在０．5m附近。

3 Wａve moｄｅｌ

3.1 Ｗｈite ｃaｐping（白浪) 波高与Cdis成反比,波周期与DＥＬTAdis成正比。

模型考虑白浪时，需指定两个参数：Cdis 和 DＥLTＡｄiｓ。Cdiｓ是白浪耗散源函数的比例因子，控制着耗散率的大小；ＤELTAdｉs控制着能量耗散在能量谱中的比重。Ｃdis与DEＬTAdis的建议值分别为4.5和0．５。减小Ｃdis 会使白浪耗散整体减少,波高增大;DEＬTＡｄis的取值范围为0～1，DＥLTＡdis小于０．5时，低频波耗散的比重会增加，导致波周期减小；DELＴＡdis大于０．5时，低频波耗散的比重会减小,导致波周期增大。 3.2 Bｏｔtoｍ fｒｉctioｎ（底摩阻) 底摩阻引起的能量耗散会造成波谱频率降低,也就是平均波周期减小。

4 Saｎd mｏdel

4.1 Sｃieｎtｉｆic Doc Muｄ是指泥沙粒径小于63微米的细颗粒和粘性泥沙，Clay与Siｌｔ均属于Mud。

每层床面可以用下面几项描述:临界冲刷切应力、冲刷系数（E）、冲刷功率、泥沙干密度和冲刷函数。 冲刷系数是控制冲刷速率的比例因子，软泥通常取0．00０005～0.０0002 kg/m2/s,硬泥取０.0０01 kg／m/s左右；冲刷功率（无论软泥还是硬泥)建议取４~26。

２

为了描述床层间的交换率,将固结考虑进来。为了描述波浪引起的床面破坏，考虑了波浪液化作用。

4.2 Parameｔer seｌｅｃtioｎ（参数选择） 可以选择泥沙粒径组的数量以及床面的层数。粒径组的数量最多为8种，床层的数量最多为12层，原则上,床层的数量应反映出床面的抗冲强度变化。 4.3 水体参数 4.4 初始条件 初始条件包括三项：Fraction coｎcentrａtｉons(初始水体含沙量)、Ｌａyer tｈicｋｎess(初始床面厚度）、Fracｔｉon disｔriｂution(床面初始粒径组分配）。

Inｉtial conceｎtｒations是粒径组的含沙量,这里不同的粒径组分别给定含沙量,可是并没有涉及到泥沙粒径的差别，这与利用挟沙力理论推求航道回淤时含沙量公式中没有考虑泥沙粒径相似[4]，那么粒径组是以什么划分的？与干密度有关。 initial bed tｈiｃkness指每一层床面的厚度;ｉnitｉａl ｆrａction ｄiｓtrｉbutioｎ iｎ bed为每一种粒径组在每一层床面所占的百分比。

错误!各组泥沙初始含沙量，及其在每一床层(一般为1层）的百分比; 错误!各组泥沙沉速,可考虑絮凝沉降或受阻沉降情况。

4.5 Beｄ shear stress（床面切应力） 决定泥沙起动的关键是床面切应力的大小，在模型中，床面切应力采用以下公式进行计算[]: １)当只有水流时,床面平均切应力：

２

c1fcUc2 2（５-4)

2）当纯波浪作用时,床面平均切应力：

w1fwUb2ﻩ（５-5) 2３)波流共同作用时的床面平均切应力:

pqccc1a1

wcwc（5－6）

式中:fc为水流摩阻系数；Uc为水流平均速度；fw为波浪摩阻系数;Ub为波浪底部水质点水平运动速度；

a、p、q为波浪参数。

由以上三式可知，床面切应力只与水流、波浪、水深、床面糙率高度有关,可以从模型中输出结果。 4.6 Conceｎｔraｔiｏn profｉle（含沙量剖面) 在设置临界淤积切应力场之前，必须指定含沙量剖面。含沙量剖面分布形式有两种:Rｏusｅ ｐrofilｅ和Teetｅr profile。Ｒouｓe profiｌe剖面含沙量不随时间变化，Ｔeｅter profile剖面含沙量会随时间变化(近底含沙量和深度平均含沙量的关系会根据重力、升力的大小重新计算,深度平均含沙量是如何参与计算的?)。其对泥沙淤积速率的影响表现在ｃib(近底含沙量)与4.7 Ｓetｔｌiｎg（沉降) 悬泥沉降过程可分为4个阶段:自由沉降（速度不变)、絮凝沉降、受阻沉降、浮泥。

取值会有所不同。

泥沙沉速发展过程线(考虑受阻沉降）

各阶段对应的沉速分别为

C自由沉降:s0floc

sedimentC絮凝沉降：s0total

sedimentC受阻沉降:s0hindered

sediment式中 sediment——泥沙干密度; Cfloc——临界絮凝浓度；

Ctotal——泥沙各层总浓度;

Chindered——临界受阻沉降浓度;

0——沉速系数；

——功率。

4.8 Ｄeｐｏsition（淤积） 泥沙沉降是指泥沙从水体落到床面，当床面切应力小于临界淤积切应力时发生，第ｉ组泥沙的淤积速率可以用下式表达：

式中，

——为泥沙单位时间、单位面积回淤量（单位是ｋｇ／(m2·s));

ωiｓ——近底泥沙沉速。软件注释中专门指出,对于细颗粒粘性泥沙（fiｎe graiｎｅd coｈesiｖe se

ｄimｅnｔ (＜０.004 mm)），考虑絮凝沉降时,沉速分为三种情况:含沙量小于临界絮凝浓度、在临界絮凝浓度与临界受阻沉降浓度之间、大于临界受阻沉降浓度，分别采用不同沉速；

cb——近底含沙量（

ｉ，，к=0.４,Uf为摩阻流速)；

——淤积概率（）。

可见：泥沙淤积速率仅与近底泥沙沉速、近底含沙量及床面切应力、临界淤积切应力有关，没考虑泥沙粒径及级配。

注:近底含沙量的取值取决于深度平均含沙量、淤积概率、近底泥沙沉速及摩阻流速,而近底泥沙沉速的取值完全取决于近底含沙量，两者是相互影响的。

综上，泥沙回淤速率最终取决于：深度平均含沙量，床面切应力、临界淤积切应力、近底泥沙沉速及摩阻流速。

4.9 Erosiｏn(冲刷) 床面可选择软泥、部分固结床层(sｏfｔ mud)或者硬固结层（hard mud), 软泥、部分固结层的冲刷速率可由下式表示

式中，E——冲刷系数（ｅrosion ｃｏｅfficｉｅnt)(表征床面的可冲性大小，单位是ｋg/(m2·ｓ);

α——冲刷率(poｗer of erosion); τce——临界冲刷切应力。 硬固结层的冲刷速率可由下式表示

式中,Ｅ0是冲刷系数,Em是冲刷率,ＰE是冲刷概率。

软泥的抗冲强度沿深度是增加的，即临界冲刷切应力会随着冲刷深度的不同而改变,称为第二种冲刷类型[19]；硬泥的抗冲强度沿深度不变,称为第一种冲刷类型。矩形网格模型中使用的是sofｔ muｄ,进行三角网格计算时,小宝师兄用的是hard ｍud，之前用的是soft mud。

由于连云港海域泥沙干密度在6０0~0kｇ/m301 ｋg/(ｍ2·s)）;

只有一层河床时,由于每一层的床面参数为定值，所以每一层临界冲刷切应力场也为定值,不存在沿深度变化的问题。

冲刷、淤积速率的单位均是kg／(m2·ｓ),模型中床面地形的改变是以m为单位,因此,上式结果还要除以表层淤积物的干密度。

被冲起的泥沙会根据床面分布,分配到不同的粒径组中。 式中Ｓpeeduｐ为加速因子,其他参数意义同上。

总的来说，床面冲淤函数如下

［2]

,属于硬泥(Ｈａrd mud)，因此取冲刷系数M=0.0０

bS(1)cdFs0M(b1)ce当bcd当cdbceﻩ 当bce式中：b为水流底部剪切应力；cd为临界淤积剪切应力；ce为临界冲刷剪切应力;为淤积概率;M为冲刷系数（ｋg/（m·s)）；为泥沙沉速。这里床面冲刷速率是针对hard ｍuｄ来说的，soft mｕd的

２

冲刷速率仍为上条公式。 4.10 Ｄisｐersioｎ 三角网格时，水平扩散以三种不同的方式考虑 ➢ 无扩散

➢ 扩散系数公式(指定扩散系数㎡/s)

➢ 比例涡粘性公式(水流涡粘系数乘以比例因子） 矩形网格时，扩散系数可以设置为如下两种方式 ➢ 于流体(指定扩散系数㎡/s)

➢ 与计算通量成正比（每个方向指定一个比例因子)

注意:数学模型中的扩散系数取决于网格尺度、时间步长以及问题的物理本质。 4.11 Bed ｒｏughneｓs（泥沙床面糙率） 在计算床面切应力时，需要使用床面糙率。一般来说，糙率高度ｋn可定义为2.５倍泥沙粒径，对于泥沙粒径d<０.5mm的较平坦床面，床面形态是引起糙率高度的主要因素，因此有学者建议直接取kn=0.０01m[3]。连云港海域糙率高度取kn=0.0０１m。 4.12 Ｍorphologｙ(地貌) 长周期地形模拟时,若是地形的改变量与水深处在同一量级，可能对水动力造成影响时,需要考虑地貌的变化，特别是浅水区域。地貌更新方式如下:

式中

——第n步地形; Zn+1——第ｎ+１步地形;

ｎeｔsedn——第ｎ步到第n+1步的泥沙净通量。

如果模拟时间非常长,可以考虑使用加速因子提高模拟的精度。此时:

4.13 泥沙模型计算冲淤过程 软件计算航道冲淤时,首先根据床面切应力计算泥沙冲或淤的概率(

），这取决于床面切应力与临界

淤积、冲刷切应力的关系，然后利用冲、淤公式计算冲、淤厚度,对于航道而言,一般是只淤不冲。计算并不区分航道或浅滩。 4.14 泥沙模型率定 模型率定的关键为率定临界冲刷、淤积切应力场，其取值范围分别为τcｅ＝0．１8~0.70Ｎ/m2，τｃd＝0.０3~0.15 N/m

２[1]

。率定步骤：首先假设临界淤积切应力场所有值均为０.05,根据大西山等测站的实测含

沙量以及海床冲淤平衡原则率定临界冲刷切应力场;然后根据各分段航道实测回淤数据率定航道内临界淤积切应力场。

在进行率定淤积切应力过程中发现,在平衡状态下,临界淤积切应力(τcd)与滩槽深度比(d1/d2)呈良好的关系,因此，在进行高等级航道回淤预测时，可以直接利用上面的关系率定淤积切应力。上面是理想情况,实际上,上述关系并不合理。一方面，建立关系所用数据较少,连云港航道仅考虑ｗ１～外8段,没有考虑更靠

外海的情况；另一方面,所用数据中，航道水深基本无变化，连云港航道w1~外5航道水深一致，外5～外8航道水深只有微小变化,徐圩航道各段水深均一致。因此，与其说是建立临界淤积切应力(τcd）与滩槽深度比(d1／d2）的关系,不如说是建立临界淤积切应力（τcd）与边滩深度的关系。该公式并不合理,无法推广。

现在，肖天葆[3]提出了一种新的率定方法：基于床面切应力的临界冲刷、淤积切应力率定方法：(1)对于航道外的临界冲刷切应力及临界淤积切应力,可根据动力塑造海床及海床冲淤平衡的原则，并采用大西山等测站的实测多年平均含沙量进行率定。（２)对于航道内的临界冲刷切应力，假定其与附近水深相同处的ce值一致,而航道内的临界淤积切应力可采用连云港区不同等级航道的实测回淤强度进行率定。从对模型的测试来说，临界冲刷切应力对含沙量的影响要大很多(分析原因？）。因此，本文主要根据临界冲刷切应力来确定含沙量,根据航道内临界淤积切应力来确定航道回淤。

在进行计算床面切应力之前，首先需要假设临界冲刷、淤积切应力场,建议将其设为定值,然后根据计算出来的床面切应力场计算临界冲刷、淤积切应力场。具体方法见“连云港文献阅读情况”。

注意：临界冲刷切应力率定时，可以选择7万吨级航道开挖后的地形(200５年)，当然也可以选择其他等级航道地形,因为单个航道对大范围海域的影响可以忽略不计,航道外大范围海域的后就不再改变，航道内的

假设与外海水深相同处的

率定完成以

根据航

一致，航道内基本不发生冲刷，航道内

道回淤实测资料进行率定。 4.15 泥沙模型验证 模型验证时仅验证含沙量与回淤强度,含沙量验证可通过刘家驹公式验证,验证结果较合理；回淤强度验证可通过验证１5万吨级回淤强度进行,由于时间，此步尚未实施。 4.16 冲淤特点 平行于岸线的单元冲淤过程类似,这与潮流、波浪传播方向有关,也是造成沙坝的主要因素。

其中,上面三条曲线是单元t7、t8、t9冲淤过程,中间五条曲线是单元ｔ1、t5、t6、t１0、ｔ11，下面三条曲线是单元t２、t３、t4冲淤过程。岸线走向为西北-东南向。

单元 2 3 2９０5 2９07 0.１297 0.31９２ １.０094 1.１954 ５ 0.1０17 0.1０95 0.００１ S5 -0．1092 －1 -０.8 7 0．1017 0.2095 ０.101 S7 -0．2１18 -1 ４．16 先调临界淤积切应力,让只通过调节如果单元冲刷大于０.1m,则不能大于

,最大为0.９。

就能调好的单元全部调好,之后再调临界冲刷切应力。

减去0.1,

最小为0．00１，

增加0.１，若果单元淤积大于0.1m,则

两种情况较难解决:（1)法是调小

很小时（=0．0０1)，床面仍旧发生淤积,一种方法是继续调小,另一种方

，这里使用后一种方法。

增加或减小０.1时，｜s（i+1）-ｓi|＞0.05，并且

＞0．2,则继续调

,

如果si与s(i+1)同号,否则直接调

。

如果si与ｓ(i+１)异号,则根据截距法求临界淤积切应力。 当

=0.001,且s(i+1)<-0.１时，调大

。

对于单元169－175，s5-ｓ７,临界淤积切应力大于临界冲刷切应力，但是在模拟时间段内，始终有冲淤过程。

单元169 s５冲淤过程

对于单元3,淤积切应力增加0.1后，床面冲淤量几乎没有变化,仍然冲刷剧烈(-1m),s７ ｍ继续将单元3临界淤积切应力增加０．1，效果仍不明显,建议下次调大临界冲刷切应力。

对于单元2，s5与s７ m的临界淤积、冲刷切应力均相同,床面切应力过程基本一致（见图1、2),但是冲淤过程却差别很大（见图3、4）。

图1 单元２ S5 床面切应力变化过程

图２ 单元2 S７ m 床面切应力变化过程

图３ 单元2 S5 冲淤过程

图４ 单元2 Ｓ7 m 冲淤过程

对于单元２905，s５与s７ m的

保持不变，临界淤积切应力增加０.1后，床面发生大量淤积(冲淤

过程见图7、８)，床面切应力过程变化较大（见图5、6）。

图5 单元29０５ S5 床面切应力过程

图6 单元2９0５ Ｓ7 ｍ 床面切应力过程

图7 单元2905 S5 冲淤过程

图8 单元2９０５ S7 m 冲淤过程

对于单元1４879,９,下次直接调

。

为0.001，

为2.5，但是床面淤积达４.8536m,其床面切应力过程（s1１）如图

图9 单元1４８79 ｓ１１ 床面切应力过程

4.17 数模预测回淤展望 使用数学模型预测回淤的难点如下：（1）当航道等级变化后,怎么样调整临界淤积切应力场?临界冲刷切应力场等其它参数用不用改变?（2）若是水动力与含沙量场也改变的情况下,应如何处理?（3)由于率定参数的多样性,某种情况下的最佳组合可能有多种，怎么调整临界淤积、冲刷切应力场才能使航道冲淤对其敏感性降低，即更好的预测回淤。

理式(刘家驹公式)计算航道回淤时,依据为浅滩浑水跨越航道时,航道水深大，挟沙能力降低而造成落淤。

囧:泥沙输运模块输出结果同样是没有勾选ｂathmetｒｙ,矩形网格模式下会输出此项，而三角网格模式下不会输出此项。原因是什么？

5 数据文件

5.1 dfｓ０文件数据特征 dfs０文件即坐标点时间序列值文件。同一三角网格内部不同坐标点的时间序列值完全相同，而同一矩形网格内部不同坐标点的时间序列值基本相同。因此,坐标点时间序列值的大小只与其所在的网格有关,而与其所在该网格内部的具体位置无关。网格值代表点为网格中心点。 5.2 Dfs１文件 Dfs1文件为剖面时间序列文件,值随时间与空间变化,默认格式为矩形网格,可应用于三角网格。时间范围应大于模拟时间;空间范围使用矩形网格时，边界点个数应等于边界网格数,使用三角网格时,边界点个数≥2。

地形信息可不考虑。 5.3 矩形网格 （1）文件制作 File——nｅw——file…——Mike zero——Bａthyｍｅtｒies——制作绘图区域（投影坐标系、起始点坐标、长度与高度)——制作地形

➢ Work areａ——ｂackgｒｏuｎd manａgｅment——导入岸线、地形； ➢ Ｗｏrk area——batｈymetrｙ ｍanagemenｔ——设置网格尺度与个数; ➢ 点击“

”（ Ｉmpｏrｔ ｆroｍ Backgrｏｕｎd)选中研究区域——再次点击“

”选中研究区

域——ｂaｔhｙmetry mａnaｇemenｔ——interpoｌatｅ…插值 ➢ 保存文件，地形制作完成。 （2）网格嵌套

Ｆiｌｅ——new——file…——Mｉke 2１——Mike 21 toolｂｏx——Hｙdrｏdynamｉcｓ——Boardｅr ａdjusｔment——指定文件、起点坐标。 （3）文件处理

将源文件用Gｒid ｓeries 方式打开——Ｔools——Copｙ file intｏ dａtａ——导入目标文件,即可对文件进行处理。

5.4 Grｉｄ series、data vｉew打开方式 用Grid series 方式与dａta vｉew方式打开dｆｓu文件均可以显示单元格数值,每个单元格对应的值只有一个,这通过data vｉew下ｂox cｏntｏur显示方式可以发现，但我们一般选择shaｄed ｃｏntoｕr显示方式，在这种方式下,大范围场值会自动插值,从而每个单元的值有无数个。此外，Griｄ serieｓ下,除了显示插值后的单元值外，还会显示地形值。 5.5 dfsu文件制作 可用于制作糙率文件，临界冲刷、淤积切应力场文件等。 Fiｌe——ｎew——ｆile…——Miｋe zｅro——daｔa maｎager。

首先自文件导入网格，可选择mｅsh文件或者dfs2、dｆs3文件。mesh文件数据值是网格结点值,而.dfｓ2、.dｆs３文件数据值是网格中心点值,均可用来制作原始网格。

制作糙率文件时，需要根据运行结果中的ｓtiｌl water deptｈ，利用公式计算，然后赋值到空白网格内; 制作临界切应力场文件时,需要用到切应力过程最大值或最小值,乘以系数，进行赋值。 5.6 结果提取 矩形网格结果提取方式:

Filｅ——nｅw——fｉlｅ…——Mike zeｒｏ——Mike ｚero toolbox——Statistiｃs——txｓtat——ｓeｔｕp naｍe(可填名称或选默认,点下一步)——ｓtatｉstics on matrｉｘ——ｓｅｌect ｇrid fiｌe（选取源文件，点下一步）——设置提取结果的时间范围(起始步和终止步)——设置提取结果的空间范围——设置提取结果的类型——设置输出文件的位置及名称。

三角网格结果提取方式:

File——new——fｉle…——Miｋe zerｏ——Data exｔractiｏn ＦＭ——在iｎput与oｕtpuｔｓ里设置参数。

输出结果文件的时间项包括起始步数、最终步数以及输出频率(frｅquency）。其中，输出频率是指每隔多少步输出一次。例如:时间步长为3０s,输出频率为60,输出结果为每隔半小时保存一次。之所以设定输出频率,是为了节省计算机存储空间。

每一步输出结果均是基于这半小时内的值，一般取这半小时之内的平均值。例如:连云港地区波周期为3s，半小时内共发生600次波峰,输出的有效波高就是取自这60０个波高中前1／3大波高的平均值。有效波高周期同潮周期相似,均为12ｈ。 5.7 不同网格数量ｄfsu文件插值转换 ➢ Tooｌｓ——eｘpｏｒt…导出网格值、水深值; ➢ 将其制成xyｚ文件(删掉水深值，保留网格值）;

➢ 将该文件导入新的网格文件中（在sms里),转化为mｅsh文件; ➢ 在模型中运行,输出sｔiｌl ｗater depth，即为制作好的新dfｓ2文件。

6 试验方案

6.1 小宝、刘杰率定大范围冲淤平衡模型参数比较 水动力边界 床面泥沙密度(kｇ/m³) Disｐersｉon（ｓcalｅd eddy ｖiscosiｔy formulatiｏn）

6.2 问:模型计算要求波浪场网格必须与地形网格一致吗？ 答:不必要。波浪场网格可以不一样,但初始场（水动力、含沙量)、临界切应力场的网格必须一样;见h

小宝 405 62０ 1．1 刘杰 70 600 0．5 ｕｙan----－-５caｌculaｔion－-－---１5wan---－--“１５waｎ mｕｄ lj 3(changing mesh).mｆｍ”。 6.3 问：航道内临界淤积切应力是否影响床面切应力？

答：不影响,见ｈｕyａn---－--8rｅsuｌt-----－15wａn－-----“15w-ｍud-４５d-6 lj 4 航段4中心点ｓtreｓs.ｄfs0 VＳ 15w-ｍuｄ-45d－6 lｊ航段4中心点stｒesｓ.ｄfs0”。 6.4 问:影响床面切应力的主要因素是什么？

答:水深。首先,边滩上切应力明显大于航道内切应力,见“１5w-ｍuｄ-45d-６ ｌj 4 航段７航槽及边滩stｒess．ｄfs０”;其次，随着航道等级提高(航深加大）,床面切应力减小，尤其是最大值的减小,最小值有可能基本不变或增大,见“航道内床面切应力比较.xlsｘ——外6、9段１5wａn、2５waｎ比较”;最后，随着边滩水深的增加，航道内床面切应力增加,见“航道内床面切应力比较.xlsx——１5万沿程stress”。 6.5 问：初始水动力场、波浪场对航道回淤或含沙量场的影响大吗?初始含沙量场呢?

答:初始水动力场、波浪场对航道回淤或含沙量场的影响并不大，见huyan------8result---－－－1５wａn----－－“1５ｗ-mud-4５d－6 lj 4-１、4-3”，初始含沙量场若不小心设成负数,则会大幅度影响含沙量场及航道回淤。

6.6 矩形、三角网格计算航道回淤时,对临界淤积切应力的敏感性一样吗？

答:不一样。矩形网格基本呈线性关系，三角网格敏感性远大于矩形网格，见huyan----－－8rｅsult-－---－25wan－----－ Sensitivｉｔy ｔest——“Sｅnsitivity.ｘlsx” VS niｓha---－－-7结果------ 25wａｎ tcd敏感性测试。

6.7 三角网格、矩形网格航道回淤与床面切应力的关系

对于25万吨级外４段、外8段,矩形网格床面切应力过程极小值小于三角网格,但是根据回淤量率定临界淤积切应力却大于三角网格，见“航道内床面切应力比较.xlｓx——25wan外４段ｓｔｒesｓ三角、矩形比较”。鉴于此,推断当临界淤积切应力大于床面切应力较多时，敏感性会低。 6.8 航道回淤敏感性是否与临界淤积切应力相对床面切应力大小有关?

答:有关。对２5万吨级航道各段临界淤积切应力乘以１.３，求其对临界淤积切应力的敏感性，见huyan-－----8rｅｓulｔ-----－25ｗaｎ－----- Sensitiviｔy test——“Sensitiｖity.xlｓx”。结果表明,敏感性会降低,但没有降到线性关系。

6.9 矩形网格计算航道回淤时是否考虑到冲刷?

答:W１-外3段tce为0．32 N/m2，切应力过程除口门段（外1段）外基本小于0．32 Ｎ/m2,见nishａ－－----７结果------ ２5waｎ tcd敏感性测试——“w１-外4段sｔresｓ.dfｓ0”。故矩形网格计算航道回淤时也认为航道不可冲（除口门段）。

6.10 三角网格时,边滩临界淤积切应力改变是否会对航道回淤有影响?

答：有。对于25万吨级航道外2-外８段，将航道两侧５行网格的临界淤积切应力由0.12 N/m2改为0．5N／m2,分析其对航道回淤的影响。见huyａn-----－8ｒｅｓｕlt-－－---２5ｗａn-－--－-边滩tcd对航道回淤的影响——“边滩ｔcｄ对航道回淤的影响.xlsx”。结果表明，航道内回淤量均减小，但减小幅度并无明显规律。

6.11 矩形网格时，边滩临界冲刷切应力改变是否会对航道回淤有影响？

答：有。对于25万吨级航道外4-外６段，将航道两侧临界冲刷切应力由2.５ N/ｍ2改为0.2５N／m2，分析其对航道回淤的影响。见ｎisha----－-７结果－-----边滩tce的影响－----- “边滩tce对航道回淤的影响.xlsｘ”。结果表明，航道内回淤量均大幅增加。 6.12 航道等级提升后，航道内含沙量怎么变化？

答:航道内含沙量降低,见paｐeｒ——论文图表制作(2).xlsx。

7 疑问:

7.1 数模水深地形采用何种高程系统，85高程?

答:是的。而海图中采用的是理论深度基准面，连云港地区两者相差2.9m。 7.2 坐标点ｌａyeｒ在地形文件与结果文件中的位置怎么不对应？而块文件是对应的

答：坐标点layer是以坐标值来确定的，而块文件是以位置编号来确定的。空间步长与位置编号并没有变,所以块位置是对应的;矩形网格中网格坐标大小等于该层起始点坐标加上显示坐标;地形文件、切应力场文件的起始点坐标一致，与结果文件的起始点坐标却不一致,这是引起位置坐标点位置偏移的原因。至于为什么结果文件的起始点坐标发生变化还不清楚，由于结果提取只用到块，所以坐标层发生偏移暂无影响。 7.3 矩形网格文件datａｖiｅweｒ格式能导入坐标点文件吗?

答:不能,可以导入块已经很好了。 7.4 冲刷系数的影响因素是什么？

7.5 矩形网格各区域为什么要嵌套，具体是怎么参与计算的?

7.6 模型边界条件的制作?

8 参考文献

[1] 海岸河口泥沙数学模型研究进展

[2] 连云港海域粉沙质和淤泥质海岸泥沙运动数值模拟研究 [3] 连云港主航道泥沙回淤预测研究 [4] 粉砂淤泥质海岸的航道淤积

[5] Ａ ｕｎｉｆied erosion ｆormｕlaｔion ｆor fine ｓediｍents