案例4 - 汕头湾入海口泥沙输运仿真
1. 案例介绍
本案例使用格物云CAE三维泥沙模块，搭建汕头湾入海口泥沙输运仿真模型，模拟分析汕头入海口的泥沙输运现象。
2. 操作说明
2.1 矢量数据
将研究区域的坐标系设置为32650。
本地上传准备好的研究区域shape文件组研究区域.shp等五个文件。同样地，可以再次上传每个岛屿shape文件组。
2.2 生成几何
点击几何，点击生成几何，在弹出的窗口中选择主网格轮廓为河道，分别添加两个岛屿为子网格轮廓，并把岛屿设为不可淹没区域。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。选中河流上游入口，并重命名为【in】，保存。
用相同的操作选中河流下游右侧的河道边界，并重命名为【sea】，保存。
2.3 网格
2.3.1 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。配置完成后点击生成网格。
2.3.2 网格赋值
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。
对研究区域赋值：
- 赋值类型：高程
- 赋值边距：可选为10
- 范围：选择 研究区域
- 数值类型： TIF/XYZ-value型数据
- 上传地形数据：gcd.xyz
- 点击应用
赋值后网格如下图所示。
2.3.3 网格设置
垂向网格层数设置为3层
2.4 水动力模型参数
点击水动力设置-模型菜单。
2.4.1 初始条件
点击初始条件，设置为均匀初始场，常数水位0m。
2.4.2 边界条件
对于边界条件，设定河道上游为流量边界，入海口为潮汐边界。 边界一：边界类型为流量边界，施加位置选择【in】，给出常值流量20000m3/s。
边界二：边界类型为潮汐边界，施加位置选择【sea】，上传水位边界和速度边界文件（点击下载文件：uv_shantou、h_shantou）。模拟时间可以根据实际情况进行设置，坐标系参数为UTM北半球50区：
2.4.3 底部摩擦
假设整个计算域的底部摩擦均匀，选择曼宁摩擦系数0.025。
2.4.4 湍流
点击湍流，保持默认即可。
2.4.5 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30s，模拟总时间为3天，即259200s。
2.4.6 水动力结果配置
在结果界面可以勾选水深、水位、高程、速度、速度标量等。并设定结果输出频率为20时间步/帧，即每10分钟个输出结果。
2.5 泥沙输运模型设置
点击泥沙设置-模型菜单。
2.5.1 泥沙性质
添加一种非粘性泥沙，颗粒半径为0.00002m，初始占比为0.33，设置悬沙初始浓度为0.15g/l,其他参数保持默认。
添加一种粘性泥沙，颗粒半径为0.00003m，初始占比为0.67，悬沙初始浓度为0.35g/l,其他参数保持默认。
2.5.2 输运机制
激活悬移质输沙，选择Soulsby & van Rijin 公式。
2.5.3 床层模型
点击加号，设置1层1m的初始床层，床层孔隙率设为0.4。
2.5.4 粘性泥沙输运
点击加号，设置1层的侵蚀临界底床剪切应力为1N/m^2^，Krone-Partheniades侵蚀定律常数为0.00005。
2.5.5 泥沙边界条件
泥沙入流边界设为恒定悬沙浓度，对应添加两类泥沙的悬沙浓度，分别为0.15g/l和0.35g/l，悬沙纵剖面选择Rouse Profile 分布。
2.5.6 泥沙结果配置
泥沙的计算结果输出可以勾选底床演变、底床剪应力、每类泥沙的质量浓度等。
其他参数保持默认。
2.6 仿真计算
全部配置完成后，点击仿真计算菜单，选择水沙耦合求解，点击提交计算，开始仿真计算，计算运行时间约6分钟。
3. 结果展示
3.1 水动力结果云图
点击水动力结果云图，即可查看水深、水位、流速、流量、两类泥沙浓度等传播情况。
3.2 泥沙结果云图
点击泥沙结果云图，可以看到底床剪应力随时间的变化。
点击查看底床演变，直接选择结果的最后一帧，可见汕头湾入海口冲淤趋势。
