Hướng dẫn các bước thưc hiện Mô hình toán thủy văn, hải văn, mô phỏng diễn biến mực nước, thủy triều, sóng gió, bồi lắng, xói lở. Phục vụ các bài toán tính tham số đầu vào cho thiết kế công trình bảo vệ bờ như đê, kè, mỏ hàn, đập phá sóng, bến cảng, luồng lạch, đánh giá lan truyền ô nhiễm do đục nước, tràn dầu, các chỉ tiêu chất lượng nước
Trang 1HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN
MÔ ĐUN HD (MIKE 21 FM/HD)
Trang 21- Tính năng của mô đun: Tính toán diễn biến mực nước, dòng chảy (vận tốc, hướng)
2- Các bước thực hiện
Trình tự các bước thực hiện để học viên nắm được những kỹ năng sẽ học và đạt được của sau khóa học
+ Xây dựng lưới dạng tam giác và địa hình
+ Tạo lập các điều kiện biên cho mô hình từ các số liệu sẵn có
+ Thiết lập mô hình và chạy mô phỏng
+ Trích xuất kết quả và trình diễn
3- Bài toán cụ thể
Thực hiện lại được mô phỏng mẫu tai đường dẫn
C:\Program Files (x86)\DHI\2014\MIKE
Zero\Examples\MIKE_21\FlowModel_FM\HD\Oresund
Chỉ dẫn:
Trong đường dẫn trên có 3 thư mục gồm
- Calibration_1: Nghĩa là hiệu chỉnh lần 1
- Calibration_2: Nghĩa là hiệu chỉnh lần 2
Hiểu đơn giản rằng mỗi thư mục trên là một lần chạy mô phỏng Mục tiêu của học viên
là thực hiện lại được y hệt như thư mục trên và chạy theo mẫu Từ đó áp dụng tương tự cho các dự án thực tế
- Data: Dữ liệu cung cấp sẵn, chưa dùng được luôn vì chưa đúng với định dạng dữ liệu chuẩn của mô hình Mục tiêu của học viên gồm Hiểu về loại dữ liệu, Cách xử lý để có
dữ liệu đáp ứng yêu cầu, Tạo dữ liệu theo chuẩn của mô hình
Trang 3Phương pháp học: Đơn giản nhất là Học ngược -> Bắt chước một mô phỏng, cần đầu vào nào
thì tạo đầu vào ấy Chỉ cần 30- 45 phút là tự làm được một mô phỏng theo yêu cầu
HD1-Mở một mô phỏng mẫu
Bật file mô phỏng (đã đủ các điều kiện cần thiết để chạy mô phỏng) có tên Oresund.m21fm
Bấm vào từng vị trí để khám phá (Domain, Wind Forcing, Boundary Conditions, Outputs)
1-Địa hình
2- Điều kiện gió
3- Điều kiện biên
4- Kết quả mô phỏng
Hình 1 File chạy mô phỏng và dữ liệu phải đáp ứng
Trang 4HD2-Thực hiện tạo các file dữ liệu cần thiết cho mô phỏng
Tại sao cần khám phá 04 vị trí: Domain, Wind Forcing, Boundary Conditions, Outputs ???
Lý do:
Phải có: Domain, Wind Forcing, Boundary Conditions thì mới chạy được mô hình
Phải có: Outputs mới có kết quả để trình diễn
Như vậy cần phải tạo ra được các file dữ liệu cho các vị trí trên Cách làm như sau
B1- Tạo file địa hình
+ Mục đích để gán vào vị trí Domain
+ Dữ liệu phục vụ:
Đường dẫn: C:\Users\Administrator\Desktop\Oresund\Data\1993\Ascii
File cần thiết: Land.xyz và Water.xyz
Mỗi file cấu tạo 4 cột gồm kinh độ (x)- vĩ độ (y) - cao độ (độ sâu z) – mã số Riêng cột cuối không quan trọng, có thể bỏ đi được, giữ lại 3 cột x-y-z, đây cũng là ý nghĩa đuôi mở rộng của file là *xyz
Sản phẩm phải đạt ở phần này là 1 file có đuôi *mesh Như đường dẫn
C:\Users\Administrator\Desktop\Oresund\Data\1993\Bathymetry
Cách khác: Xem lại file mô phỏng Hình 1 (slide 4) Bấm vào Domain, xong tìm
Nút View, bấm vào sẽ hiện ra hình tương tự
Trang 5Cách tạo ra file có địa hình có định dạng đuôi *mesh Chú ý dữ liệu được giải thích và kết quả phải đạt được của việc làm này được trình bày tại slide 4
Trình tự thực hiện
- Bật Mike Zero > New > File > Hiện ra bảng mới (tên New File), chọn Mesh Generator > Hiện ra bảng Workspace Projection > Bấm mũi tên sổ xuống chọn UTM-33 > Hiện cửa sổ làm việc để xây dựng lưới tính và địa hình
-Data > Import Boundary > Hiện ra cửa sổ chọn file, bấm vào file tên
Land.xyz rồi ấn nút Open > Hiện bảng Boundary Properties, tích vào các ô
tròn như trong hình chỉ dẫn dưới đây, chú ý nhớ chọn Long/Lat như hình >
OK để xem thành quả
Trang 6ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC CẦN HƯỚNG TỚI
Xóa những đường màu xanh lá cây bị thừa, để các
điểm đỏ nối nhau liên tiếp, liền mạch, tạo vùng
khép kín như hình bên phải
Sau khi tạo vùng khép kín, sẽ cho phép tạo lưới tam giác như hình và gán dữ liệu độ sâu để nội suy địa hình đưa vào mô phỏng
Trang 7Để xóa đoạn: Bấm nút Delete Point, sau đó đưa mũi tên con trỏ đến đoạn cần xóa (đoạn đó sẽ sáng lên), sau đó click chuột trái là xóa đoạn
Để nối đoạn: Bấm nút Draw arc, sau đó đưa mũi tên đến đầu nút thứ nhất và bấm một phát- đưa đến đầu nút thứ hai bấm một phát (hai đầu nút đó màu xanh)
Khi
xóa
Khi nối lại
Bấm Mesh > Generate mesh > ra lưới như hình bên Chú ý phải làm được hình trái trước đảm bảo vùng khép kín mới thao tác tiếp được
Trang 8Như vậy đã xong phần tạo lưới Tiếp theo cần đưa số liệu độ sâu vào lưới để nội suy
Cách làm:
Trên cửa sổ tạo lưới, bấm Data > Mange Scatter Data > Hiện cửa sổ Open, chọn file tên water.xyz > Bấm Open
Chú ý chọn Long/Lat ở hàng Convert from
Thành quả đạt được như hình thứ 3 (bên phải)
Nội suy địa hình: Bấm nút Mesh > Interpolate > Hiện ra bảng mới tên là Interpolation, tìm và bấm nút Start, chờ một lúc chương trình nội suy xong, nút Close nổi lên thì bấm vào nó là xong nội suy
Xuất file mesh: Chọn Mesh > Export Mesh > Hiện bảng mới, chọn đường dẫn để lưu file Như vậy toàn bộ quá trình từ đầu cho tới đây đã xong tạo địa hình và lưới tính Tên file mẫu là oresund.mesh; học viên có thể đặt tương tự cho dễ thực hành
Trang 9B2- Tạo file gió
+ Dữ liệu phục vụ
+ Cách làm
Mở Mike Zero > File > New > File >
Ra cửa sổ mới, chọn Time Series Hiện
cửa sổ New Time Series > Chọn From
Ascii File Hiện bảng mới có tên Time
series editor…, tại đây có hàng ô trống
thì dẫn nó tới chỗ lưu dữ liệu gió ở trên
(dẫn đến file wind_kastrup.txt)
Thành quả đạt được
Nhớ lưu lại file này để phục vụ cho chạy mô phỏng
Trang 10B3- Tạo file điều kiện biên mực nước
+ Cách tạo các file đơn lẻ giống hệt như tạo file gió
+ Dữ liệu sử dụng là
waterlevel_hornbaek; waterlevel_rodvig; waterlevel_skanor;
waterlevel_viken Khi tạo xong cũng nên đặt tên y hệt như vậy để dễ nhớ, tìm lại khi thực hành theo bài mẫu
+ Tạo file biên Bắc: Được tạo thành bởi 2 trạm dữ liệu
waterlevel_hornbaek và waterlevel_viken Chỉ cần tạo 1 file có dữ liệu hai cột là hai cột dữ liệu copy từ 2 file dữ liệu lẻ ghép vào
Trang 11Vào File > New > File > Hiện ra bảng mới, chọn Profile Series Hiện ra bảng mới, nhập y hệt các tham số như trong bảng bên phải dưới đây
Nhấp OK
Sẽ được dạng file
dữ liệu trống
Ở hai cột trắng này, lấy dữ liệu từ 2 file lẻ ở slide trước Paste vào lần lượt 2 cột là được 1 file biên (cột 0- lấy ở trạm
hombeak; cột 1- lấy ở trạm viken Thế là đã xong biên Bắc (north) Làm biên Nam (south) tương tự Kết quả đạt được là hai file biên như dưới đây, đủ số liệu và đúng định dạng cho mô hình để có thể thực hiện mô phỏng
Trang 12Tạo file gió bằng cách: Vào File > New > File > Hiện ra bảng mới, chọn Time Series > From ASCI > sau đó import file có đuôi *txt vào là xong
Cách khác: Đưa dữ liệu txt sang excel có 2 cột dữ liệu (2 cột cuối ở file txt) Sau đó từ Mike Zero tạo file trống
để copy dữ liệu vào như cách làm file biên mực nước Vào File > New > File > Hiện ra bảng mới, nhập y hệt thông số như bảng File Properties , Ok, được bảng trống, sau đó copy dữ liệu từ excel sang là xong
Trang 13Các file cần thiết cho 1 mô hình để mô phỏng được đã xong
-Địa hình: Oresund.mesh
-Biên mực nước: waterlevel_north.dfs1; waterlevel_south.dfs1
-Gió: wind_kastrup.dfs0
Tạo file mô phỏng và gắn các điều kiện cần thiết:
File > New file > Chọn Flow model, hiện ra cửa sổ mới chính là file thực hiện mô phỏng, tại đây cần gắn các điều kiện cần thiết đã có ở trên bằng cách bấm vào các đường dẫn để dẫn đến các file đã tạo
Bấm Domain > sau đó có nút hình ba dấu chấm, bấm vào đó rồi dẫn đến file Oresund.mesh
Bấm Boundary Condition > sau đó bấm Code 2 > chọn Type là Specified level; format là Varying in time and
along boundary,; bấm select rồi dẫn đến file waterlevel_north.dfs1 Làm y hệt như vậy với Code 3, dẫn đến file waterlevel_south.dfs1.
Bấm Wind Forcing, bấm dấu tick vào ô trống có chữ Include Format thì chọn Varying in time, constant in
domain; sau đó bấm select để dẫn đến file wind_kastrup.dfs0
Bấm Time: Nhập y hệt các thông số như bảng
Bâm Output: New output để lưu tên file kết quả.
Lưu toàn bộ lại là một file mô phỏng bằng cách trên cửa sổ hiện hữu chọn File >save as > đặt tên là xong
Bấm Run để chạy mô phỏng
Trang 14Mô phỏng thực hiện xong và đây là kết quả Trường dòng chảy, Bảng tham số dòng chảy tại một điểm