MIKE BASIN模型設置介紹

1、MIKE BASIN模型設置介紹模型設置介紹莫莫 鎧鎧MIKE BASIN 的界面的界面Water Resources Modelling MIKE BASIN目錄框目錄框圖形要素數據框圖形要素數據框顯示框顯示框MIKE BASIN工具條工具條基于基于ArcGIS 9.xMIKE BASIN 的界面的界面Water Resources Modelling MIKE BASIN1 開開 始始 編編 輯輯2 停停 止止 編編 輯輯3 追追 蹤蹤 河河 流流4 描描 述述 流流 域域5 添添 加加 河河 流流 6 添添 加加 河河 流流 節(jié)節(jié) 點點 7 添添 加加 流流 域域 節(jié)節(jié) 點點 8 添添

2、加加 用用 水水 戶戶9 添添 加加 水水 庫庫 10 添添 加加 水水 電電 站站11 添添 加加 水水 渠渠12 編編 輯輯 工工 具具13 要要 素素 屬屬 性性14 運運 行行 模模 擬擬15 瀏瀏 覽覽 結結 果果MIKE BASIN 工具條工具條1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Water Resources Modelling MIKE BASIN有關編輯的提示：有關編輯的提示： 在修改模型結構時，必須選擇在修改模型結構時，必須選擇開始編輯開始編輯。當。當完成修改后要停止編輯時，必須選擇完成修改后要停止編輯時，必須選擇停止編停止編輯輯。此時模

3、型會提示你是否保存所作的編輯。此時模型會提示你是否保存所作的編輯。 Undo只有在編輯狀態(tài)下可用只有在編輯狀態(tài)下可用。MIKE BASIN 的菜單的菜單Water Resources Modelling MIKE BASINv使用使用 ArcGIS 幾何形狀網絡確保正確的拓撲關系幾何形狀網絡確保正確的拓撲關系；v 屬性表對話框統(tǒng)一設計；屬性表對話框統(tǒng)一設計；v 統(tǒng)一的列表編輯器，用于快速輸入；統(tǒng)一的列表編輯器，用于快速輸入；v 地下水使用的選項，包括按照地表水缺水比例；地下水使用的選項，包括按照地表水缺水比例；v 按優(yōu)先級或者按比例分配規(guī)則，同時用于供水方（河流）按優(yōu)先級或者按比例分配規(guī)則，同

4、時用于供水方（河流）和需水方（用水戶）；和需水方（用水戶）；v 用水戶的回水現在可以回到多個節(jié)點上，每個節(jié)點的回水用水戶的回水現在可以回到多個節(jié)點上，每個節(jié)點的回水量采用用水戶取水量的比例即回水系數。量采用用水戶取水量的比例即回水系數。MIKE BASIN的總體操作特點的總體操作特點Water Resources Modelling MIKE BASINMIKE BASIN 主要圖形要素屬性主要圖形要素屬性 用水戶屬性用水戶屬性 地下水取用地下水取用 流域屬性流域屬性 地下水屬性地下水屬性 河道屬性河道屬性 河道演算河道演算 分流節(jié)點屬性分流節(jié)點屬性 水庫屬性水庫屬性 發(fā)電站屬性發(fā)電站屬性 模

5、型運算設置屬性模型運算設置屬性Water Resources Modelling MIKE BASINMIKE BASIN 要素要素 概化概化點點用水戶用水戶灌溉節(jié)點灌溉節(jié)點分流節(jié)點分流節(jié)點發(fā)電站節(jié)點發(fā)電站節(jié)點水庫節(jié)點水庫節(jié)點Water Resources Modelling MIKE BASIN流流 域域面面線線河河 道道連接渠道連接渠道3個子流域個子流域6個用水戶個用水戶5個水庫個水庫1個發(fā)電站個發(fā)電站MIKE BASIN 簡單示例簡單示例Water Resources Modelling MIKE BASIN在圖形要素上右擊鼠標在圖形要素上右擊鼠標 在要素上左擊在要素上左擊要素屬性按鈕要

6、素屬性按鈕用水戶節(jié)點用水戶節(jié)點屬性對話框屬性對話框選擇選擇 MIKE BASIN 屬屬性性在圖形要素上在圖形要素上左擊左擊鼠標右擊快捷菜單鼠標右擊快捷菜單Water Resources Modelling MIKE BASINMIKE BASIN 簡單示例簡單示例Diversion:用用 水水 戶戶 屬屬 性性Water Resources Modelling MIKE BASINWater demand: 用水戶所需的水量；用水戶所需的水量；Deficit carry-over fraction: 前一時間步長中的缺水可以前一時間步長中的缺水可以累積到下一步長的比例，用于農業(yè)灌溉累積到下一步

7、長的比例，用于農業(yè)灌溉；Groundwater use fraction:需水量中由地下水供水的比例需水量中由地下水供水的比例；Groundwater use absolute: 地下水抽取的絕對水量地下水抽取的絕對水量4. 時間序列的屬性時間序列的屬性4 由多個地表水資源取水Call by priority. 首先從具有較高優(yōu)先權的地方取水，然后從僅次優(yōu)先權的位置取水。Call by fraction. 給每個取水資源設定一個需水比例，它們具有相同的優(yōu)先權?？梢越o多個用戶設定不同的取水比例，它們有著同等的優(yōu)先權。也可以將以上兩種供水規(guī)則混合使用，如：User1 Supply by prior

8、ity Priority: 1User2 Supply fraction of flow Priority: 2User3 Supply fraction of flow Priority: 23.繪圖繪圖/編輯編輯32. 打開時間序列打開時間序列21. 新建一個時間序列新建一個時間序列 1用水戶使用地下水用水戶使用地下水Fraction of total demand: 對應于地表水與地下水資源的供水比例。 如果地表水或是地下水資源有限，那么需水將不會得到滿足。Fraction of remaining demand: 對應于地表水（第一優(yōu)先）和地下水之間的優(yōu)先權。Absolute dema

9、nd: 分別從兩種資源中取水，相互是獨立的。地下水取水量可能會比總需水量大，這種情況下地表取水量則為零。Water Resources Modelling MIKE BASIN 梯級或并行水庫操作規(guī)則，雙向水庫調水梯級或并行水庫操作規(guī)則，雙向水庫調水 溢洪道模擬：基于底部出口以及時變的溢溢洪道模擬：基于底部出口以及時變的溢洪道底部高程洪道底部高程 水電站機器效率與下泄流量相關水電站機器效率與下泄流量相關 湖泊可以被看作為一個水庫類型，其出流湖泊可以被看作為一個水庫類型，其出流由水位流量關系曲線來決定由水位流量關系曲線來決定水水 庫庫 屬屬 性性水庫操作規(guī)則曲線水庫操作規(guī)則曲線Full rese

10、rvoir levelFlood control levelMinimum operational levelReservoir zero level (dead storage)Reduction level 1Reduction level 2Water Resources Modelling MIKE BASIN水水 庫庫 屬屬 性性SpillFlood Control zoneNormal operating zoneReduced operating zoneInactiveConservation zone(Only minimum releases)Water Resources

11、 Modelling MIKE BASIN水水 庫庫 屬屬 性性最大下泄能力超出洪水控制水位的超出洪水控制水位的所有所有水都會被下泄到下游，下水都會被下泄到下游，下泄流量低于所設定的最大下泄流量泄流量低于所設定的最大下泄流量 (當不使用溢洪當不使用溢洪道選項時道選項時)只有當水位達到壩頂高程時，下泄流量才會大于所只有當水位達到壩頂高程時，下泄流量才會大于所設定的最大下泄流量。設定的最大下泄流量。最大下泄流量最大下泄流量模擬下泄流量模擬下泄流量水位水位壩頂高程壩頂高程Water Resources Modelling MIKE BASINN7|Outflow to: River Node 2 m

12、3/sN7|Outflow to: Water User Node 8 m3/sN7|Net flow to node m3/sJan1971Feb1971Mar1971Apr1971May1971Jun1971Jul1971Aug1971Sep1971Oct1971Nov1971Dec1971Jan1972Feb1972 0 10 20 30Untitled取水點流量取水點流量用水戶流量用水戶流量遠程控制點流量遠程控制點流量水庫下泄水量來維持遠程控制流量。水庫下泄水量來維持遠程控制流量。水庫水位會因此而下降。水庫水位會因此而下降。水水 庫庫 屬屬 性性遠程控制點遠程控制點 (0.5 m3/s

13、)R6|Water level m19711972197338.040.042.044.0Untitled水庫水位水庫水位Water Resources Modelling MIKE BASINN7|Outflow to: River Node 2 m3/sN7|Outflow to: Water User Node 8 m3/sN7|Net flow to node m3/sJan1971Feb1971Mar1971Apr1971May1971Jun1971Jul1971Aug1971Sep1971Oct1971Nov1971Dec1971 0 5 10 15 20 25 30取水口處的流量

14、取水口處的流量用水戶流量用水戶流量控制點流量控制點流量水庫下泄水來維持遠程控制點流量水庫水位在遠水庫下泄水來維持遠程控制點流量水庫水位在遠程點流量需求增大時將會下降更多程點流量需求增大時將會下降更多遠程控制點遠程控制點 (1.5 m3/s)R6|Water level mJan1971Feb1971Mar1971Apr1971May1971Jun1971Jul1971Aug1971Sep1971Oct1971Nov1971Dec1971 32 34 36 38 40 42 44水水 庫庫 屬屬 性性溢洪道屬性溢洪道屬性Water Resources Modelling MIKE BASIN水水

15、 庫庫 屬屬 性性洪水控制調度時期最大下泄流量可受到溢洪道的過水能力的限制。溢洪道的這種限制可能會引起水位上升超過洪水限制水位。The spill capacity table（溢洪過水能力表）是可選項，用于水庫和湖泊。它在物理上由水位（相對于溢洪道底部高程）決定，因此必須以h-Q表格形式給出。 Q是在該水位上最大可能下泄量。Spillway bottom level time series (可選項可選項) 描述了溢洪道的基礎高程，是h-Q 關系表中水位的參考高程。The bottom outlet capacity time series（底部出口過水能力）通常是可以調節(jié)的，因此必須以時間

16、序列的形式給出。如果沒有定義時間序列，那么過水能力將被設為零。在水庫中后兩者分別代表了（上部）溢洪道和底部出口。Water Resources Modelling MIKE BASIN水水 電電 站站 屬屬 性性計算順序:1) 用戶設定了水電站節(jié)點處的目標電量2) 水庫將會根據水庫中的實際水位來計算相應的需水量3)水庫將會（如果可能）提取所需的水量，并計算產電量可選項 尾水水位可以定為一個表格，該表定義了尾水水位和水庫下泄流量之間的關系?？蛇x項 機器效率可以定義為一個表格，該表定義了效率和下泄流量之間的關系。 分流節(jié)點分流節(jié)點Water Resources Modelling MIKE BAS

17、IN分分 流流 節(jié)節(jié) 點點 屬屬 性性設為流量的函數設為流量的函數(lookup table)設為一個流量設為一個流量 (time series)河河 道道 屬屬 性性Water Resources Modelling MIKE BASIN 河流中的水位計算可以由河流中的水位計算可以由Q-h表或曼寧公表或曼寧公式得到式得到 增加了演算選項：洪水波平移增加了演算選項：洪水波平移 包括河流和連接渠中的滲漏、蒸發(fā)和輸包括河流和連接渠中的滲漏、蒸發(fā)和輸水損失的選項水損失的選項 包括河流和連接渠的過水能力限制包括河流和連接渠的過水能力限制注意注意: : 用于河道和連接渠道的數據類型是相同的！用于河道和連

18、接渠道的數據類型是相同的！水流損失水流損失過水能力過水能力河道演算河道演算Water Resources Modelling MIKE BASIN河河 道道 演演 算算4 種方法種方法:vLinear reservoir routing（線性水庫演算線性水庫演算）vMuskingum routing（馬斯京根演算馬斯京根演算）vWave translation （洪洪水波平移水波平移）vNo routing （無演算無演算）取決于所選方法，可能要設定的參數有兩個，一個用于描述水流延遲，另一個用取決于所選方法，可能要設定的參數有兩個，一個用于描述水流延遲，另一個用于描述過程線形狀。于描述過程線形

19、狀。當兩個節(jié)點間有顯著的水流延遲以及過程線平滑時，演算則需要考慮進去。當兩個節(jié)點間有顯著的水流延遲以及過程線平滑時，演算則需要考慮進去。這種情況通常是時間步長與兩節(jié)點之間的距離相比過小的原因。在大多數情況下這種情況通常是時間步長與兩節(jié)點之間的距離相比過小的原因。在大多數情況下如果使用的時間步長大于或等于一個月時一般不使用演算。如果使用的時間步長大于或等于一個月時一般不使用演算。馬斯京根方法馬斯京根方法 是一個常用的水文演算方法，用于模擬變化的流量-槽蓄之間的關系。這種方法模擬的洪水槽蓄量是柱蓄和楔蓄之和。參數K 是洪水波在兩個節(jié)點之間通過河段的時間。其數 值可用洪峰通過河道的實測時間來估計。流

20、量比重因子x (無量綱 )取決于模擬的楔形槽蓄的形狀。在天然河道，x 的數值在0 至 0.3 之間且平均值為0.2 (總是 0.5). 非常準確地確定x值沒有 太大必要，因為結果對此參數相對不敏感。Water Resources Modelling MIKE BASIN河河 道道 演演 算算線性水庫演算線性水庫演算是在考慮了入流,取水和回水之后將上游節(jié)點的水流 根據時間步長進行分配。對于一個脈沖入流，一段時間之后的出流峰值由時間滯后給出，隨 后以指數衰減。所用的公式為：這里 qo 是節(jié)點的出流, dt 是時間步長長度, qi 是節(jié)點的入流, s 是水面下的蓄水,K 是線性演算時間滯后(或者是延

21、遲參數)。線性水庫演算可以被認為是當x = 0時的馬斯京根演算的特殊情 況。與普通的馬斯京根演算不同，線性演算只與時間步長長度和 K值有關。Water Resources Modelling MIKE BASIN河河 道道 演演 算算洪水波平移洪水波平移使用這個選項，洪水波不會有阻尼現象。這僅適用于陡急的河流。洪水波平移的算法本質上是對每一個時間步長使用一個帶有槽 的周期性緩沖。一個時間步長的入流被放入到當前入流，相對應的 儲存在槽中的前期入流被移出。當前槽的索引號在緩沖中循環(huán),這 樣一個新的入流總是替代最老的以前的入流。 Water Resources Modelling MIKE BASI

22、N河河 道道 演演 算算1,000 km22,000 km22,000 km2流流 域域 屬屬 性性建立河網建立河網綠色的緩沖區(qū)是在添加了流節(jié)點綠色的緩沖區(qū)是在添加了流節(jié)點之后添加上的，它代表流域或集之后添加上的，它代表流域或集水區(qū)。它們允許用戶設定兩節(jié)點水區(qū)。它們允許用戶設定兩節(jié)點間的側向入流。它們也用于設定間的側向入流。它們也用于設定地下水系統(tǒng)。地下水系統(tǒng)。Water Resources Modelling MIKE BASIN線性水庫原理計算線性水庫原理計算時時 間間 步步 長長模擬時間步長模擬時間步長:任何正的時間范圍（小時步長，日步長等，如2天。也可以是月時間步長，即它會自動地將時間

23、步長長度調整為不同月的長度。子除數（子除數（sub-divider）：時間步長子除數子除數允許在內部計算中使用一個較小的模擬時間步長，而不同于輸出時間步長，這樣做是為了提高計算精度。內部時間步長是1/（時間步長子除數）乘以輸出時間步長。輸入數據的時間步長輸入數據的時間步長:可以與模擬時間步長不同，不需要在一個時間序列中保持恒定。各種輸入文件可能有著不同的時間步長。 MIKE BASIN 接受等距和非等距時間軸的時間步長，不需要輸入時間步長長度與模擬時間步長長度相同。 Water Resources Modelling MIKE BASINMIKE BASIN的計算核心（引擎）的計算核心（引擎）

24、 可以通過各種編程語言來訪問。可以通過各種編程語言來訪問。訪問的實現可以通過下列方式：訪問的實現可以通過下列方式： 1 1、在、在Excel 、ArcGIS中進行中進行Visual basic宏編輯；宏編輯； 2 2、通過任何支持、通過任何支持Microsoft COM技術的編程語言（技術的編程語言（Visual C+, Delphi, 等）等）或或.Net 語言語言( (C#, Visual Basic .Net, 等）等）Macro 編程編程Water Resources Modelling MIKE BASIN直接訪問直接訪問 MIKE BASIN引擎在以下情況下是很有用的，如：引擎在以

25、下情況下是很有用的，如：v通過（多個）通過（多個）Monte-Carlo模擬做快速靈敏度分析；模擬做快速靈敏度分析；v快速執(zhí)行和分析多個方案；快速執(zhí)行和分析多個方案；v使用使用Excel的統(tǒng)計功能、的統(tǒng)計功能、 ArcGIS制圖或第三方程序對結果進行后理；制圖或第三方程序對結果進行后理；v要實施要實施 MIKE BASIN標準分配算法之外的機制標準分配算法之外的機制 ( (如，特定區(qū)域的水庫操作規(guī)如，特定區(qū)域的水庫操作規(guī)則則););v動態(tài)地控制模擬動態(tài)地控制模擬 ( (逐步模擬、由任何時間步長、甚至由一個時間步長內的迭代逐步模擬、由任何時間步長、甚至由一個時間步長內的迭代進行熱啟動進行熱啟動)

26、 )；v為特定區(qū)域的為特定區(qū)域的MIKE BASIN 模型創(chuàng)建簡單模型創(chuàng)建簡單的的 ArcGIS或或ExcelExcel用戶界面用戶界面( (可由非可由非GISGIS人員進行操作人員進行操作); ); 或者或者v或者通過各種或者通過各種Excel的的 Solver 工具工具(Data菜單菜單) )進行各種優(yōu)化。進行各種優(yōu)化。Macro 編程編程Water Resources Modelling MIKE BASINWater Resources Modelling MIKE BASIN通過通過Excel 調用調用 Macro 程序程序優(yōu)優(yōu) 化化 問問 題題Water Resources Mod

27、elling MIKE BASINWater Resources Modelling MIKE BASINMIKE BASIN 結果顯示一結果顯示一Water Resources Modelling MIKE BASINMIKE BASIN 結果顯示二結果顯示二NAM 降雨徑流模塊降雨徑流模塊Water Resources Modelling MIKE BASINNAM : “nedbr-afstrmnings model” （降雨-徑流模型）RAINFALLPOTENTIAL EVAPORATIONMODELPARAMETERSRUNOFF COMPONENTSEVAPORATIONRECH

28、ARGE降雨降雨-徑流示意圖徑流示意圖NAM模型示意圖模型示意圖NAM 降雨徑流模塊降雨徑流模塊Water Resources Modelling MIKE BASINWater Resources Modelling MIKE BASIN主要主要 NAM 參數參數Umax 地表最大儲水量地表最大儲水量影響蒸發(fā)和水量平衡影響蒸發(fā)和水量平衡一般取值范圍一般取值范圍: 10-25 mmLmax 根區(qū)最大儲水量根區(qū)最大儲水量影響蒸發(fā)和水量平衡影響蒸發(fā)和水量平衡一般取值范圍一般取值范圍: 50-250 mmCQof 地表徑流系數地表徑流系數將凈降雨分配為地表徑流和入滲將凈降雨分配為地表徑流和入滲一般取值范圍一般取值范圍: 0.01 - 0.9CQif壤中流時間常數壤中流時間常數與與 Umax 一起決定壤中流流量一起決定壤中流流量一般取值范圍一般取值范圍: 500-1000 hoursWater Resources Modelling MIKE BASINTO