案例6-城镇暴雨内涝仿真模拟

1. 案例介绍

本案例体验利用格物云CAE二维水动力，搭建城镇地区的仿真模型，进行城镇暴雨内涝仿真模拟。

2. 操作说明

2.1 矢量数据

将研究区域的坐标系设置为3857。

点击位于右侧的上传TIF按钮：

上传地形栅格文件：city2m_4326.tif，并将区间改为260-320，此时可以清晰的看到河道的形状及建筑物的形状。

利用画轮廓工具，根据地形文件的形状描绘城镇的轮廓，命名保存。

再利用画轮廓工具，根据地形文件中河道形状，描绘的河道的轮廓，河道轮廓要超出城镇轮廓范围，命名保存。

然后利用画轮廓工具，在图中所示位置描绘一个方形区域，作为污染泄露的工厂，命名保存。

最后利用画轮廓工具描绘一个包含所有区域的插值区域，命名保存。

利用矢量点工具，在工厂旁河道的上游和下游分别点2个点位，作为取水口-上和取水口-下，然后命名保存。 （左侧应该有6个矢量数据）

2.2 生成几何

点击几何，点击生成几何，在弹出的窗口中主网格轮廓选择为城镇区域，子网格轮廓河道区域，点击生成几何。

点击几何分组，点击添加，在分组位置下方的方框里选中想要的线段，或者用鼠标靠近想要选中的线段，被靠近的线段会变成绿色，点击后该线段被选中并变成红色。给模型设置上下游边界。

第一条边界，选中河流上游（上方）入口处的线段，命名为in并保存。 第二条边界，选中河流下游（下方）出口的线段，命名为out并保存。

2.3 生成网格

点击网格，点击生成网格，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网格。 接下来对网格进行地形赋值。点击网格赋值，点击添加按钮，会弹出赋值窗口。

• 择赋值类型：高程
• 范围：选择 插值区域
• 数值类型： TIF/XYZ-value型数据
• 上传地形数据：city2m_3857.xyz
• 点击确定

赋值后网格如下图所示。

3.模型参数

点击模型菜单。

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，设定常数水位为298m，激活示踪物，设定浓度为0，命名保存。

2.4.2 边界条件

对于边界条件，设定上游为流量边界，下游为水位边界。 边界一：流量边界，点击加号，选择上游in的边界，设定入流为10m3/s，无示踪物，保存。

边界二：水位边界，选择下游out，设定水位为298m。

2.4.3 底部摩擦

设置模型的底部为均匀的摩擦系数0.02（曼宁系数）。

2.4.4 天气

选择简化降雨模型，设定降雨强度为230mm/day，降雨时长3小时。

2.4.5 源汇项

在源汇项位置处选择矢量：工厂。设定流量为3m3/s，激活示踪物，并设置污染物浓度为100mg/l。

其余模型参数设置保持默认即可。

2.5 计算时间

在计算时间选项卡中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1s，模拟总时间为4小时，即14400s。

2.6 结果配置

在结果界面可以勾选水深、水位、高程、速度标量、示踪物等。并设定结果输出频率为300时间步/帧，即每五分钟一个输出结果。

2.7 仿真计算

全部配置完成后，点击仿真计算菜单，点击开始计算。

3. 结果展示

3.1 结果云图

点击结果云图，选择相应的物理场，点击播放按钮，分析城市中河道流量标量、水深 的变化，以及污染物扩散情况。

3.2 点位分析

点击点位分析，可以看到一开始添加的所有点位，分别点击两个取水口点位，分析不同位置的水深、水位、示踪物浓度、流量等随时间的变化。 取水口上、取水口下的水深、流量标量、示踪物浓度随时间变化过程如下：