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1、MIKE BASIN模型设置介绍,莫 铠 ,MIKE BASIN 的界面,基于ArcGIS 9.x,MIKE BASIN 的界面,1 开 始 编 辑 2 停 止 编 辑 3 追 踪 河 流 4 描 述 流 域 5 添 加 河 流 6 添 加 河 流 节 点 7 添 加 流 域 节 点 8 添 加 用 水 户 9 添 加 水 库 10 添 加 水 电 站 11 添 加 水 渠 12 编 辑 工 具 13 要 素 属 性 14 运 行 模 拟 15 浏 览 结 果,MIKE BASIN 工具条,有关编辑的提示： 在修改模型结构时，必须选择开始编辑。当完成修改后要停止编辑时，必须选择停止编辑。此时模
2、型会提示你是否保存所作的编辑。 Undo只有在编辑状态下可用。,MIKE BASIN 的菜单,使用 ArcGIS 几何形状网络确保正确的拓扑关系； 属性表对话框统一设计； 统一的列表编辑器，用于快速输入； 地下水使用的选项，包括按照地表水缺水比例； 按优先级或者按比例分配规则，同时用于供水方（河流）和需水方（用水户）； 用水户的回水现在可以回到多个节点上，每个节点的回水量采用用水户取水量的比例即回水系数。,MIKE BASIN的总体操作特点,MIKE BASIN 主要图形要素属性,用水户属性 地下水取用 流域属性 地下水属性 河道属性 河道演算 分流节点属性 水库属性 发电站属性 模型运算设置
3、属性,MIKE BASIN 要素 概化,3个子流域 6个用水户 5个水库 1个发电站,MIKE BASIN 简单示例,在图形要素上右击鼠标,在图形要素上左击,MIKE BASIN 简单示例,Diversion:,用 水 户 属 性,Water demand: 用水户所需的水量； Deficit carry-over fraction: 前一时间步长中的缺水可以累积到下一步长的比例，用于农业灌溉； Groundwater use fraction:需水量中由地下水供水的比例； Groundwater use absolute: 地下水抽取的绝对水量,用水户使用地下水 Fraction of to
4、tal demand: 对应于地表水与地下水资源的供水比例。 如果地表水或是地下水资源有限，那么需水将不会得到满足。 Fraction of remaining demand: 对应于地表水（第一优先）和地下水之间的优先权。 Absolute demand: 分别从两种资源中取水，相互是独立的。地下水取水量可能会比总需水量大，这种情况下地表取水量则为零。,梯级或并行水库操作规则，双向水库调水 溢洪道模拟：基于底部出口以及时变的溢洪道底部高程 水电站机器效率与下泄流量相关 湖泊可以被看作为一个水库类型，其出流由水位流量关系曲线来决定,水 库 属 性,水库操作规则曲线,水 库 属 性,水 库 属
5、性,最大下泄能力,超出洪水控制水位的所有水都会被下泄到下游，下泄流量低于所设定的最大下泄流量 (当不使用溢洪道选项时) 只有当水位达到坝顶高程时，下泄流量才会大于所设定的最大下泄流量。,取水点流量,用水户流量,远程控制点流量,水库下泄水量来维持远程控制流量。水库水位会因此而下降。,水 库 属 性,远程控制点 (0.5 m3/s),水库水位,取水口处的流量,用水户流量,控制点流量,水库下泄水来维持远程控制点流量水库水位在远程点流量需求增大时将会下降更多,远程控制点 (1.5 m3/s),水 库 属 性,溢洪道属性,水 库 属 性,洪水控制调度时期最大下泄流量可受到溢洪道的过水能力的限制。溢洪道的
6、这种限制可能会引起水位上升超过洪水限制水位。 The spill capacity table（溢洪过水能力表）是可选项，用于水库和湖泊。它在物理上由水位（相对于溢洪道底部高程）决定，因此必须以h-Q表格形式给出。 Q是在该水位上最大可能下泄量。 Spillway bottom level time series (可选项) 描述了溢洪道的基础高程，是h-Q 关系表中水位的参考高程。 The bottom outlet capacity time series（底部出口过水能力）通常是可以调节的，因此必须以时间序列的形式给出。如果没有定义时间序列，那么过水能力将被设为零。 在水库中后两者分别代
7、表了（上部）溢洪道和底部出口。,水 电 站 属 性,计算顺序: 1) 用户设定了水电站节点处的目标电量 2) 水库将会根据水库中的实际水位来计算相应的需水量 3)水库将会（如果可能）提取所需的水量，并计算产电量 可选项 尾水水位可以定为一个表格，该表定义了尾水水位和水库下泄流量之间的关系。 可选项 机器效率可以定义为一个表格，该表定义了效率和下泄流量之间的关系。,分流节点,分 流 节 点 属 性,设为流量的函数(lookup table),设为一个流量 (time series),河 道 属 性,河流中的水位计算可以由Q-h表或曼宁公式得到 增加了演算选项：洪水波平移 包括河流和连接渠中的渗漏
8、、蒸发和输水损失的选项 包括河流和连接渠的过水能力限制,注意: 用于河道和连接渠道的数据类型是相同的！,水流损失,过水能力,河道演算,河 道 演 算,4 种方法: Linear reservoir routing（线性水库演算） Muskingum routing（马斯京根演算） Wave translation （洪水波平移） No routing （无演算）,取决于所选方法，可能要设定的参数有两个，一个用于描述水流延迟，另一个用于描述过程线形状。 当两个节点间有显著的水流延迟以及过程线平滑时，演算则需要考虑进去。 这种情况通常是时间步长与两节点之间的距离相比过小的原因。在大多数情况下如果使
9、用的时间步长大于或等于一个月时一般不使用演算。,马斯京根方法 是一个常用的水文演算方法，用于模拟变化的流量-槽蓄之间的关系。这种方法模拟的洪水槽蓄量是柱蓄和楔蓄之和。 参数K 是洪水波在两个节点之间通过河段的时间。其数 值可用洪峰通过河道的实测时间来估计。流量比重因子x (无量纲 )取决于模拟的楔形槽蓄的形状。在天然河道，x 的数值在0 至 0.3 之间且平均值为0.2 (总是 0.5). 非常准确地确定x值没有 太大必要，因为结果对此参数相对不敏感。,河 道 演 算,线性水库演算 是在考虑了入流,取水和回水之后将上游节点的水流 根据时间步长进行分配。 对于一个脉冲入流，一段时间之后的出流峰值
10、由时间滞后给出，随 后以指数衰减。所用的公式为： 这里 qo 是节点的出流, dt 是时间步长长度, qi 是节点的入流, s 是水面下的蓄水,K 是线性演算时间滞后(或者是延迟参数)。 线性水库演算可以被认为是当x = 0时的马斯京根演算的特殊情 况。与普通的马斯京根演算不同，线性演算只与时间步长长度和 K值有关。,河 道 演 算,洪水波平移 使用这个选项，洪水波不会有阻尼现象。这仅适用于陡急的河流。 洪水波平移的算法本质上是对每一个时间步长使用一个带有槽 的周期性缓冲。一个时间步长的入流被放入到当前入流，相对应的 储存在槽中的前期入流被移出。当前槽的索引号在缓冲中循环,这 样一个新的入流总
11、是替代最老的以前的入流。,河 道 演 算,1,000 km2,2,000 km2,2,000 km2,流 域 属 性,建立河网,绿色的缓冲区是在添加了流节点之后添加上的，它代表流域或集水区。它们允许用户设定两节点间的侧向入流。它们也用于设定地下水系统。,线性水库原理计算,时 间 步 长,模拟时间步长: 任何正的时间范围（小时步长，日步长等，如2天。也可以是月时间步长，即它会自动地将时间步长长度调整为不同月的长度。 子除数（sub-divider）： 时间步长子除数允许在内部计算中使用一个较小的模拟时间步长，而不同于输出时间步长，这样做是为了提高计算精度。内部时间步长是1/（时间步长子除数）乘以
12、输出时间步长。 输入数据的时间步长: 可以与模拟时间步长不同，不需要在一个时间序列中保持恒定。各种输入文件可能有着不同的时间步长。 MIKE BASIN 接受等距和非等距时间轴的时间步长，不需要输入时间步长长度与模拟时间步长长度相同。,MIKE BASIN的计算核心（引擎） 可以通过各种编程语言来访问。 访问的实现可以通过下列方式： 1、在Excel 、ArcGIS中进行Visual basic宏编辑； 2、通过任何支持Microsoft COM技术的编程语言（Visual C+, Delphi, 等）或.Net 语言(C#, Visual Basic .Net, 等）,Macro 编程,直接
13、访问 MIKE BASIN引擎在以下情况下是很有用的，如： 通过（多个）Monte-Carlo模拟做快速灵敏度分析； 快速执行和分析多个方案； 使用Excel的统计功能、 ArcGIS制图或第三方程序对结果进行后理； 要实施 MIKE BASIN标准分配算法之外的机制 (如，特定区域的水库操作规则); 动态地控制模拟 (逐步模拟、由任何时间步长、甚至由一个时间步长内的迭代进行热启动)； 为特定区域的MIKE BASIN 模型创建简单的 ArcGIS或Excel用户界面(可由非GIS人员进行操作); 或者 或者通过各种Excel的 Solver 工具(Data菜单)进行各种优化。,Macro 编
14、程,通过Excel 调用 Macro 程序,优 化 问 题,MIKE BASIN 结果显示一,MIKE BASIN 结果显示二,NAM 降雨径流模块,NAM : “nedbr-afstrmnings model” （降雨-径流模型）,降雨-径流示意图,NAM模型示意图,NAM 降雨径流模块,主要 NAM 参数,Umax 地表最大储水量 影响蒸发和水量平衡 一般取值范围: 10-25 mm Lmax 根区最大储水量 影响蒸发和水量平衡 一般取值范围: 50-250 mm CQof 地表径流系数 将净降雨分配为地表径流和入渗 一般取值范围: 0.01 - 0.9 CQif壤中流时间常数 与 Uma
15、x 一起决定壤中流流量 一般取值范围: 500-1000 hours,TOF 地表径流的根区阈值 汛期开始时延迟地表径流的形成 一般取值范围: 0.0 - 0.7 TG 地下水补充的根区阈值 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 TIF 壤中流的根区阈值 汛期开始时延迟壤中流的形成 一般取值范围: 0.0 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 hours CK12 地表径流计算的时间常数 决定流量峰值形状 一般取值范围: 3 - 48 hours,主要 NAM 参数,NAM 降雨径流模块,Temporal Analyst 时间分析模块,Temporal Analyst 时间分析模块,Temporal Analyst 时间分析模块,Temporal Analyst 时间分析模块,Temporal Analyst 时间分析模块,数 据 循 环 使 用,MIKE BASIN 能够外插时间序列（循环），如果它们有一年或更多年的时间。,输入径流,模拟流量,MIKE BASIN模型设置介绍,谢 谢 ！,
