МАЙК 21C

MIKE 21C — это компьютерная программа , которая моделирует развитие русла реки и русла плана в двух измерениях. MIKE 21C был разработан компанией DHI . MIKE 21C использует криволинейные сетки конечных разностей.

Процессы, моделируемые с помощью MIKE 21C, включают береговую эрозию , размыв и обмеление, вызванные такими видами деятельности, как строительство и дноуглубительные работы, сезонные колебания стока и т. д.

Приложения

MIKE 21C можно использовать для проектирования схем защиты от береговой эрозии, оценки мер по уменьшению или управлению обмелением, анализа трасс и размеров судоходных каналов для минимизации капитальных и ремонтных дноуглубительных работ, прогнозирования воздействия мостов, туннелей и переходов трубопроводов на гидравлику речных каналов и морфология, оптимизация планов восстановления среды обитания в русловых пойменных системах, проектирование сетей мониторинга на основе морфологического прогнозирования.

Благодаря точному описанию физических процессов MIKE 21C может моделировать разветвленную реку, развивающуюся из плоского русла, что было проиллюстрировано Энггробом и Тджерри (1998).

Теория

Как и большинство других моделей, созданных DHI, MIKE 21C использует дополнительную концепцию, в которой общий временной цикл может содержать моделируемые процессы, выбранные пользователем. В своей базовой форме модель представляет собой двумерную гидродинамическую модель, которая может моделировать как динамические, так и квазистационарные или стационарные гидродинамические решения. Гидродинамическая локальное модель решает уравнения Сен-Венана в двух измерениях с глубиной воды, определенной в центрах ячеек, и смещенным полем скорости (внутренне код решает поле потока, т. е. глубину воды, умноженную на вектор скорости), заданным с направлением как базовый вектор сетки.

В вычислительном отношении модель представляет собой параллельный код (написанный на Фортране ) с распараллеливанием во всех модулях, что позволяет моделировать морфологические изменения на мелких сетках в течение длительных периодов времени. Модель обычно применяется с 25 000 расчетными точками за периоды в несколько лет или даже десятилетий.

Важнейшим вторичным потоком рек является так называемый винтовой поток, название которого происходит от слова Гелиос (Солнце по-гречески). Название «спиральный» используется потому, что поток возникает, когда вода в нижних частях водного столба течет к локальному центру кривизны и от локального центра кривизны вдоль поверхности воды. Это оказывает лишь незначительное влияние на гидродинамику, обычно выраженное только в лабораторных масштабах, но оказывает глубокое влияние на транспорт и морфологию осадков, поскольку спиральный поток влияет на нулевой поперечный компонент осадков. МАЙК 21C применяет стандартную теорию винтового потока, которую можно найти, например, у Розовского (1957). Стандартная теория спирального потока обеспечивает вторичный профиль скорости потока, который полностью характеризуется трением и углом отклонения между основным направлением потока и направлением напряжения сдвига в русле реки.

MIKE 21C использует традиционное разделение переноса наносов на пластовую и взвешенную нагрузку, и модель может моделировать как несвязные, так и связные отложения в смеси.

Модель нагрузки на пласт учитывает влияние вторичного потока (направление напряжения сдвига в пласте) и местного наклона пласта (сила тяжести). Подвешенная нагрузка рассчитывается с помощью уравнения адвекции-дисперсии для каждой фракции, которое включает адаптацию во времени и пространстве, а также двумерные интегрированные по глубине эффекты трехмерной структуры потока через функции профиля (Galappatti & Vreugdenhil, 1985).

Цитаты

И. Л. Розовский (1957) «Поток воды в излучинах открытых каналов», английский перевод, Израиль Прогр. Для научного перевода, Иерусалим
Р. Галапатти и CB Vreugdenhil (1985) «Модель подвесного транспорта, интегрированная по глубине», Журнал гидравлических исследований, том 23, № 4.
Х.Г. Энггроб и С. Тджерри (1998) «Моделирование морфологических характеристик разветвленной реки», Proc IAHR-Symp по морфодинамике рек, прибрежных и устьев, Университет Генуи, кафедра экологии, Генуя, 585–594.