案例2-钱塘江洪水仿真模拟

1. 案例介绍

本案例利用格物云CAE二维水动力学模块，搭建从钱塘江上游至曹娥江段的仿真模型，进行钱塘江洪水非稳态推演的仿真模拟。

2. 操作说明

2.1 矢量数据

将研究区域的坐标系设置为32651。

利用画轮廓工具，描绘钱塘江上游至曹娥江段的河流轮廓，命名钱塘江并保存。

再利用画轮廓工具描绘一个可能有洪涝风险的研究区域，命名研究区域并保存。

利用矢量点工具，在河道中点几个后续想分析的点位（至少上-中-下游三个点），然后命名保存。

2.2 生成几何

点击几何下方的生成几何菜单，主网格轮廓选择为大研究区域，子网格轮廓为河道区域，并将子网格设置为可淹没区域，点击生成几何。

点击几何分组，使用添加按钮给模型设置两个边界，具体设置如下：

边界一：点击添加按钮，弹出几何分组设置窗口，点击分组位置下方的方框，可以在其中选中想要设置的线段，或者利用鼠标靠近想要选择的线段，若线段被选中则变成红色。本案例选中河流上游入口处的线段，命名upstream并保存。

边界二：使用相同的方法选中右侧河流下游的线段，命名downstream并保存。

2.3 生成网格

点击网格下方的生成网格，在弹出的窗口中配置主网格和子网格的尺寸，可参考图中尺寸，保存。配置完成后点击生成网格，稍等片刻后，可以看到图中生成了河道密集，其他区域较稀疏的网格。

接下来对网格进行地形赋值。点击网格赋值下方的添加按钮，会弹出赋值窗口。

• 择赋值类型：高程
• 范围：选择整个研究区域
• 数值类型：TIF/XY-value型数据
• 上传地形数据：qtj_32651.xyz
• 点击确定

再次点击网格赋值下方的添加按钮，在窗口中：

• 择赋值类型：高程
• 范围：选择钱塘江区域
• 数值类型：TIF/XY-value型数据
• 上传地形数据：qtj_32651.xyz
• 点击确定

赋值后网格如下图所示：

2.4 模型参数

点击模型。

2.4.1 初始条件

点击初始条件，设置模型初始条件，选择均匀初始场，常数水深0.01。添加示踪物，浓度为 0 mg/l，保存。

2.4.2 边界条件

设置模型边界条件，设定上游为流量边界，下游为水位边界。

边界一：边界类型为流量边界。点击设定流量数值下方的表格符号，输入随时间变化的流量数据，保存。开启“是否有示踪物”，设定示踪物浓度为 10 mg/l。流量边界的施加位置选择上游upstream。

边界二：边界类型选择水位边界。设定水位为-10 m。施加位置选择下游downstream。

2.4.3 底部摩擦

假设整个河道内部比较顺畅，设置一个底部均匀的摩擦系数0.02。

2.4.4 计算格式

在计算格式菜单里选择：不允许负水深出现。

其余模型参数设置保持默认即可。

2.5 计算时间

设置计算步长和计算时间。为保证计算稳定，这里设置时间步长为10s，模拟总时间为3天，即259200s。

2.6 结果配置

在结果界面可以勾选水深、水位、高程、示踪物、流量标量等。并设定结果输出频率为360时间步/帧，即每一小时一个输出结果。

2.7 仿真计算

点击仿真计算，点击选项卡中的“开始计算”。

3. 结果展示

3.1 结果云图

点击结果云图，分析洪水风险区域、水深水位变化和示踪物传播情况。

3.2 点位分析

点击点位分析，分析不同位置的水位变化、洪峰滞时和示踪物浓度变化。点击想要查看的点位，即可获得该点位各个变量随时间变化的图表。