基于MIKE11 RR 的横山水库入库流量模拟
Mike11 NAM模型介绍
汛期开始时延迟地下水补充的发生 一般取值范围: 0.0 - 0.7
CKBF 基流计算的时间常数 决定基流过程线的形状 一般取值范围: 500 - 5000 hr
模型率定
参数
Umax Lmax CQOF CK12 CKBF
MIKE 11 - NAM
目标：总水量平衡、径流过程线形状相似
描述
地表储水层最大含水量 土壤层/根区最大含水量 坡面流系数 坡面流和壤中制总水 量平衡 坡面流、入渗、蒸散发和基流。控制总水量 平衡 坡面流量和入渗量 坡面流和壤中流演算。控制地表径流形状 地下水补给演算。控制基流形状
取值范围
10－25 mm 50－250mm, Umax ≈ 0.1Lmax 0－ 1 3－48 hr 500－5000 hr
计算的日志（记录了计算过程发生的warning和error）
RR文件 sim11文件 自动率定文件 记录计算开始时间和计算结束时间
Thank you
Your’s sincerely Harry Cai
© DHI
取值范围
500 －1000 hr 0－1 0－1 0－1
2. 进一步的参数调整（重复进行）:
建议率定步骤:
• 确定某个参数值变化是否改进率定； • 一次只调整一个参数值； • 第一次尝试时数值改变幅度要大些
需3－5年长序列的水文、气象观测资料用于NAM率定
自动率定
参数自动率定
总体水量平衡 总体均方根误差 高流量均方根误差 低流量均方根误差 计算次数 排除的初始天数
对120 km2的TEST河流域进行降雨径流计算。建模所需时间序列文件包括： 雨量站的降雨数据、蒸发站的蒸发数据、水文站实测流量数据。
模拟时段：1996/8/11 8:00至1996/8/22 8:00。
基于MIKE11水动力模型的河道溃堤洪水模拟研究
基于MIKE11水动力模型的河道溃堤洪水模拟研究本文通过分析MIKE11水动力模型基本理论和计算方法，对太子河干流河道利用该模型进行模拟分析，然后依据洪水、过流能力、水量平衡等实测数据结果对模型的可靠性与适用性进行验证分析。
研究表明：MIKE11水动力学模型能够较好的反映太子河干流河道溃堤洪水实际状况，模型表现出较强的适用性与可靠性；本文研究成果对于准确还原和分析洪水发生过程具有重要意义。
标签：太子河流域；MIKE11模型；河道溃堤；洪水模拟1 MIKE11水力學模型太子河流域属于温暖带湿润半湿润气候区全年降水量充足其中71.2%降雨量集中在6～8月，全长413km流经本溪、辽阳以及鞍山等市。
流域上、下游水位及干支流状况对河道的影响显著，河道内水位流量变化关系复杂，对河道溃堤洪水演算采用传统的水文学法已无法满足相关要求，而利用圣维南方程组可对任意时刻任意河道内的水位、流速和流量等因素进行计算分析[1]。
据此，本文通过构建MIKE11模型对太子河防洪保护区的河道溃堤洪水过程利用模型进行模拟分析，然后对模型模拟结果的合理行和可靠行进行了验证，以期为该区域洪水风险图编制和制定防洪减灾措施提供一定的决策依据和理论支持。
1.1 模型原理河道水流为均质流态、不可压缩的基本假定为MIKE11水动力学模型的前提条件，利用一维明渠非恒定流微分方程即圣维南方程组进行模拟分析。
圣维南方程组如下所示：1.2 构建模型MIKE11水力学模型主要有河网文件、断面文件、设定边界条件并形成边界文件，利用水文计算结果形成时间序列文件、设定时间步长形成模拟文件，实现一维河道及溃口的概化演算。
地形地貌结构参数利用分辨率为50m×50m的数字高程图（DEM）进行处理所得，利用非结构三角网络进行单元网格划分[2]。
河道溃堤过程可采用MIKE11模型的溃堤模块进行模拟分析，并分别对溃堤时机、溃口位置以及尺寸进行设置。
模型的上游边界以河流的流量为边界，且以上游断面在设定年限内的洪水过程为输入参数，下游边界是利用曼宁公式推算出的水位作为边界，同时应考虑各断面的频率峰值，如下所示：上述公式中：——分别为分洪流量和堰流系数；——分别为宽度和堰流指数；——分别为堰上游水位和堰下游水位；——堰顶高程。
基于 HEC -RAS 和 MIKE 11的山区天然河道水面线数值仿真
基于 HEC -RAS 和 MIKE 11的山区天然河道水面线数值仿真陈雪冬;邱勇;周卫霞;孔鲁志;刘春云【摘要】Elaborated the principle calculation of HEC -RAS software and MIKE11 software ,and compared with two kinds of software of the numerical simulation results.The results have showed that HEC -RAS software calculated water level result was smaller than MIKE11 software.but the velocity result of the HEC -RAS software to MIKE11 software calculation results higher.Through compared different software numerical simulation results with respectively physical model test results,found that the simulation results with the experiment results of water level and velocity D -value variation were consistent along the river.In mountainous area of natural river computation,the in -situ test consolidation calculation software of choice should be on the basis of engineering practice,therefore the channel planning and design has a certain guiding significance.%阐述了 HEC -RAS 及 MIKE11软件的计算原理，并对2种软件数值仿真成果进行了对比分析。
基于MIKE11模型在智能化调度的感潮区模拟计算
近年来，因全球气候变暖、冰川融化、内陆河涌注入海洋增 多等原因，导致海平面上升显著[1]。我国广东省地区常年受风暴 潮影响，造成人民生命财产安全受到威胁[2]。感潮区的河涌排涝 与本身河涌涌容、外江高潮位、下垫面因素、地形特征、暴雨历 时与暴雨强度、水闸泵站调度方式等原因密切相关。而与传统 水文计算方法相比，MIKE11 模型可以精准定位不同控制断面 从而得出不同控制断面的水位流量过程线[3]，得出受涝危险区 域。以广州南站周边水系为例，采用广东省综合单位线法、广东 省洪峰流量经验公式、推理公式法三种方法相互结合计算不同 排涝分区的设计洪水，并将实测外江潮位资料作为不同河口的
［关键词］ .5+3 ［文献标识码］ B
Simulation Calculation of the Sensible Area with Intelligent Scheduling Based on MIKE11 Model
Liu Zhicheng1, Lei Baotong2 ( 1.Guangzhou Water Planning and Surveying Design and Research Institute Guangdong 510640, Guangzhou ;2.Sichuan Branch,
［摘 要］ 我国南方平原河网区，河流相互连通，水系发达，常常遭遇外江的风暴潮，导致内河涌受潮水顶 托不能外排。在风暴潮期间合理的智能化调度水闸、泵站，可有效降低排涝分区受涝水位。以广州南站平原河网 区为例，采用 MIKE11 水动力学模型，将暴雨径流与实测河道、断面资料与外江潮位资料相耦合，配合区域内的 调度方案，得出南站周边水系不同排涝片区的排涝极限水位。经合理性分析，模型结果与现状实际情况相符，可 为南站周边区域城市竖向标高制定和城市排水规划提供参考。
02378_mike11中文教程
2024/1/24
3
软件背景及发展历程
起源
MIKE11软件起源于丹麦水资源及水环境研究所（ DHI）的研究项目，是一款广泛应用于水资源、水环 境、水利工程等领域的模拟软件。
发展历程
自问世以来，MIKE11软件不断升级和完善，逐渐增 加了新的模块和功能，如水文模拟、水质模拟、洪 水模拟等，以满足用户不断增长的需求。
完善水文气象监测网络，提高预报精度。
优化调度规则，提高水库调节能力。
2024/1/24
加强水库与上下游的协调联动，实现区域水资源优化配 置。
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MIKE11在水利工程中的高级应用
2024/1/24
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水质模拟与评估方法探讨
80%
水质模型构建
利用MIKE11构建水质模型，包 括污染物输移、转化和衰减等过 程，以模拟河流、湖泊等水域的 水质变化。
5. 选择安装路径，可以使用默认路径或自定义路径 ，然后点击“下一步”。
6. 选择需要安装的组件，建议勾选所有组件以确保 软件功能完整，然后点击“下一步”。
2024/1/24
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安装步骤详解
7. 点击“安装”按钮开始安装，安 装过程中请耐心等待。
8. 安装完成后，点击“完成”按钮退 出安装程序。
2024/1/24
数据校验与调整
在输入模型前，对数据进行校验和调整，确保数 据的合理性和准确性。
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结果可视化与输出格式选择
结果可视化
输出格式选择
利用MIKE 11的内置工具或第三方软件对模 拟结果进行可视化展示，如水位、流量、 流速等参数的时空分布。
根据需求选择合适的输出格式，如文本文 件、Excel、图形文件等。
mike11-HD模型简述
MIKE 11 HD主要用于洪水预报与水库联合调度、河渠灌溉系统的设计调度，以与河口风暴潮的研究，是目前世界上应用最为广泛的商业软件，具有计算稳定、精度高、可靠性强等特点，能方便灵活地复杂河网水流、模拟闸门、水泵等各类水工建筑物的运营调度，尤其适合应用于水工建筑物众多、控制调度复杂的情况。
Mike11水动力计算模型是基于垂向积分的物质和动量守恒方程，即一维非恒定流Saint-Venant方程组来模拟河流或河口的水流状态。
ðA ðt +ðQðx=qðQ ðt +ð(αQ2A)ðxg+gAðℎðx+gn2Q|Q|AR4/3=q式中：x、t 分别为计算点空间和时间的坐标，A 为过水断面面积，Q为过流流量，h为水位，q为旁侧入流流量，C为谢才系数，R为水力半径，α为动量校正系数，g为重力加速度。
方程组利用Abbott-Ionescu六点隐式有限差分格式求解，如下图5.1所示。
该格式在每一个网格点不同时计算水位和流量，而是按顺序交替计算水位或流量，分别称为h点和Q点。
Abbott-Ionescu格式具有稳定性好、计算精度高的特点。
离散后的线形方程组用追赶法求解。
图 1 Abbott格式水位点、流量点交替布置图• 连续性方程求解对每一h 点求解连续性方程。
h 点处过流宽度b s 可以描述为，ðA ðt =b s ðℎðt则连续方程可以写为，ðQ ðx +b s ðℎðt=q 这里空间步长上，只有对Q 求导，如图5.2所示，则在时间步长n+1/2时，空间步长对Q 的导数为，ðQ ðx ≈Q j+1n+1+Q j+1n 2−Q j−1n+1+Q j−1n 22∆x jðℎðt ≈ℎj n+1−ℎj n ∆t而b s 又可以写为，b s ≈A o,j −A o,j+1∆2x j 式中A o,j 为计算点j-1和j 之间的面积，A o,j+1为计算点j 和j+1之间的面积，Δ2x j 为计算点j-1和j+1之间的空间步长。
Mike11模型在水资源计算中的应用
水库坝 址在皎 口水库 上游 １ ５ ｋ ｍ 处 ，在 甬江流域 奉化江支流樟溪 干流上 游大皎溪上 ，距宁波 市中心城 区约５ １ ｋ ｍ 。周公宅水库 流域 面积 １ ３ ２ ｋ ｍ ， 主流长 ３ ０ ． ６ ３ ｋ ｍ ，水库总库容 １ ． １ ２ 亿ｍ 。 ，是一座 具有 供水、防洪结合发 电等综合利用 的大 （ ２ ）型水利工程 ，水库正常蓄水位２ ３ ３ ｍ 。周公宅水 库与皎 口水库区 间集水面积 １ ２ ７ ｋ ｍ ，皎 口水库流域面积２ ５ ９ ｋ ｍ ，总库容 １ ． ２ Ｏ 亿ｍ 。 ，是一座具有供水 、防洪结合发 电等综合利用 的大 （ ２ ）型水 利工程 ，水库正常蓄水位６ ９ ． ９ ｍ 。皎口水 库下游１ ４ ． ５ ｋ ｍ 处建有著名的古 代水利工程它 山堰。水库流域水系情况见图１ 。 流 域内水文 、雨 量测 站布设较 多，观 测资料均经浙江省水 文局逐 年整编审核 。本研 究采 用资料系列统一为１ ９ ６ １ ￣２ ０ １ ０ 年。
利用 率定 参数 后 的Ｎ Ａ Ｍ 模 型模拟 皎 口水库 ｉ ９ ８ ２ ～２ ０ ０ ３ 年逐 日径 流 过程 。分别选 择丰水 年 （ １ ９ ９ ２ 年 ）、平水年 （ １ ９ ９ ８ 年 ） 、枯 水年 （ ２ ０ ０ ３ 年 ）实测径 流与 模拟成 果进行 比较 ，见 图２ ～ 图４ 。从 图中可 知 ，Ｎ Ａ Ｍ 模 型逐 日径 流模拟成 果与实测 资料基本吻合 。根据 《 水文情 报预报 规范 》 （ Ｓ Ｌ ２ ５ ０ — ２ ０ ０ ０ ） ，对模拟 成果进行评 价，结果见表 ３ ， 成果表 明本模 型模拟精度符合 要求 ，可运 用于实际调度 。
基于MIKEBASIN的水库供水调度模型构建_王海潮
（ 1. Beijing Hydraulic Research Institute，Beijing 100048，China； 2. China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China）
Abstract： Taking Guanting Gorge Section of Yongdinghe River as the study case，the MIKE BASIN based water supply dispatching model for the comprehensive consideration on the economic benefits from the existing hydropower stations and the eco-water demand within the section is established，and then the relevant optimized solution is made as well. On the basis of this，the optimal water supply dispatching schedule for all the hydropower stations within the section of the gorge is obtained，which can meet 50% of the demand of the eco-basic flow to maintain the equilibrium of sediment transport，keep the water quality above the classification Ⅲ，restore the river landscape and protect the breeding habitat of the species concerned. Key words： MIKE BASIN； water resources management； water supply dispatching； eco-water demand； Guanting Gorge
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Mike11 RR软件在横山水库入库流量
数值模拟中的应用
（江苏省水文水资源勘测局无锡分局盛龙寿）
摘要:根据流域集水面积、降雨、蒸发、水位、流量及库容曲线等有关资料，利用Mike11 RR软件对横山水库入库流量进行了数值模拟，为水库洪水预报和科学调度以及区域水资源计算分析提供了基本依据。
横山水库位于江苏省宜兴市，是厔溪河水系的拦蓄工程。
水库集水面积154.8Km2，上游山高岭峻，南部主要为太华山区，最高海拔500m以上，地势由南向北减缓，平均高程300m以上。
年平均降雨量1310mm，年平均蒸发量870mm，平均相对湿度80.1%，平均风速3.0m/s，年平均气温15.7℃左右，属湿润的亚热带季风气候区。
流域内有横山、深溪岕、桥亭、横涧、大涧五个雨量站，设有横山水库（坝上）水位站及泄洪闸、东涵、西涵三个测流断面。
横山水库地理位置及雨量站点分布情况如下图所示。
图1 横山水库地理位置及雨量站分布情况示意图
一、MIKE 11 RR简介
MIKE11降雨径流模型（RR）模拟流域内的降雨径流过程，见图2。
这一降雨径流模块可以单独使用，也可以用于计算一个或多个产流区，产生的径流作为旁侧入流进入到MIKE11水动力（HD）模型的河网中。
采用这种方法，可以在同一模型框架内处理单个或众多汇流区和复杂河网的大型流域。
降雨径流模型所需的输入数据包括气象数据和流量数据（用于模型率定和验证）、流域参数和初始条件。
基本的气象数据有降雨时间序列、潜蒸发时间序列、如果要模拟积雪和融雪则还需要温度和太阳辐射时间序列。
模型计算结果信息包括各汇水区的地表径流时间序列（可细化为坡面流、壤中流和基流）以及其它水文循环单元中的信息，如土壤含水量和地下水补给。
从1960’s 起，MIKE 11 RR 已广泛应用到世界各地不同气象水文条件的流域，是一个经过大量工程实践验证的模型工具。
图2 MIKE 11 RR 模拟的水文过程
二、模型率定
在率定过程中，需要不断调整各子流域的参数值，直到计算的径流（坡面
流、壤中流和基流之和）与流域出口实测的流量拟合较好为止。
表1列出了MIKE11 RR模型中的重要率定参数。
表1 - RR 模型主要率定参数
500－5000 hr CK BF基流时间常量演算地下水补给。
控制基流
过程线形状
MIKE 11 RR是概念性、集总型模型，所有参数都有一定的物理概念，但由于参数值反映的是各子流域的平均条件，无法通过实测获得，因此必须进行率定。
1.降雨量、蒸发量时间序列文件建立
由于横山水库流域面积较小，模拟演算时不再划分子流域，以整个流域作为模拟演算单元。
选择2012年横山水库、深溪岕、桥亭、横涧、大涧五个站的逐日雨量的平均值作为降雨量时间序列文件的来源。
选择附近沙河水库逐日蒸发量代表区域水面蒸发情况。
新建时间序列文件过程为：点击Mike 11 选择File 选择New File 选择Mike Zero 择Time Series(.dfs0) 选择Blank Time Series 点击OK,弹出时间序列文件属性对话框，如下图所示。
图3 降雨量时间序列文件属性对话框
1)General information 基本信息
Title：标题
2)Axis information 时间轴信息
Axis Type（时间轴类型）：
选择Equidistant Calendar Axis 等时间轴
Start Time（开始时间）：
输入2012/1/1 8:00:00，表示从2012年1月1日8时起算，每日8时雨量表示前日降雨量。
Time Step（时间步长）：
设为1 days（天），每天算一次径流量。
No.of Timesteps（时间步数）：
366，一天算一次，全年366天。
3)Item information 数据信息
Ts Type（数据类型）：
必须选择Step Accumulated（逐步累积值）。
对话框属性设置好以后，出现时间序列文件编辑器，如下图所示。
在右侧空白处输入或从Excel中复制粘贴逐日雨量数据。
图4 时间序列编辑器界面
2.反推入库流量时间序列文件的建立
横山水库入库流量无水文站控制，没有实测的入库流量过程，采用水库坝上水位、泄洪闸、东涵、西涵出库流量实测资料反推入库流量过程。
反推入库流量过程主要步骤如下：
1)做好泄洪闸、东涵、西涵出库瞬时流量数据加工表，流量单位以m3/s
计；
2)利用水位过程及库容曲线，先算出水库蓄水量（单位以104m3计）过程，再根据蓄水量过程折算成相应的蓄水变化过程，和流量一致，单位以m3/s计。
3)利用水文资料整编软件将泄洪闸、东涵、西涵出库流量过程和蓄水量变化过程合并推流，计算出水库入库流量过程。
反推计算出的水库入库年径流深为601.2mm，资料整编计算出的水库出库年径流深为712.8mm，成果合理。
流量时间序列文件的建立时Ts Type（数据类型）必须选择Instantaneous （瞬时值）。
3.参数文件的建立
参数文件过程为：点击Mike 11 选择File 选择New File 选择选择RR Parameters（.rr11）点击OK,弹出参数文件界面，如下图所示。
图5 参数文件录入界面
1)Catchments（集水区）：按提示录入流域名称、模拟数值名称、集水面积等参数。
2)NAM(流域参数)：按图示设定Autocalibration（自动率定）参数，其余参数不必设定，由程序自动率定。
图6 自动率定参数设定界面
3)Timeseries（时间序列参数）：点击界面右侧的，分别导入准备好的流域逐日平均降雨量、蒸发量和反推入库流量，Data Type(数据类型)必须选择Distribution in time。
图7 时间序列参数设定界面
4.模拟文件的建立
模拟文件过程为：点击Mike 11 File 选择New File
选择选择Simulation（.sim11）点击OK,弹出模拟文件界面，如下图所示。
图8 模拟文件界面
1)Models（模型）
勾选Rainfall-Runo（降雨径流）模型，选择Unsteady（非稳态）模式。
在非稳态模式，参数文件设置的初始参数有效。
2)Input
导入设置好的降雨径流参数文件，如下图所示：
图9 模型数据文件导入界面
3)Simulation
设定模拟时间步长、时间段和初始条件界面如下，第一次模拟时初始条件（Initial Conditions）空白，程序自动率定各项参数。
图10 模型时间步长、时间段、初始条件录入界面
4)Results
设定模拟成果文件存放路径、名称及步长等。
5)Star
模型各项参数全部设置好以后，可以开始运行模型，界面如下。
当Run
Parameters和RR Parameters显示绿灯时，表示各项参数设置正确，模型可以开始运行。
图11 模型开始运行界面
三、模拟成果
模型结果文件为*.res11格式，通过Mike View来演示和提取计算结果。
1、装载结果文件
开始所有程序DHI Software MIKE11
MIKE View 打开打开结果文件，如下图所示。
图12 装载模型结果文件界面
在主菜单上方工具条内按按钮，出现数据类型对话框，选择需要显示的
11。