Massenkonservierung

Dieses Tutorial erfordert keinen laufenden Code, aber wir empfehlen zumindest die Einrichtung eines Telemac-Modells, wie es in der steady 2d tutorial beschrieben ist, was das Verständnis von Konzepten und Begriffen erleichtert.

Workflow für Massenkonservierung¶

Mit dem Verständnis von Randbedingungen kann ein Telemac-Modell nach folgendem Workflow robust gebaut werden:

1. Achten Sie auf draw liquid boundaries according to the recommendations in the section on boundaries.

2. For a dry-initialized model (e.g., in the steady 2d tutorial), use 5 5 5 upstream (prescribed Q and H) and a 5 4 4 downstream (prescribed H) boundaries in the .cli file to prescribe steady discharges through the PRESCRIBED FLOWRATES and PRESCRIBED ELEVATIONS keywords, respectively in the steering (.cas) file.

   • Eine 4 5 5 Upstream (vorbeschriebene Q)-Grenze kann wegen überkritischer Strömungsverhältnisse, die sich aus der Nullwassertiefe und der Nicht-Null-Durchflussgeschwindigkeit (um die definition of the Froude number) an der betreffenden Grenze ergeben, zu Simulationsunfällen führen.

   • Die 5 5 5-Grenze des trocken-initialisierten Modells erfordert eine gut definierte stage-discharge relation, die nach dem 1d hydraulics Python exercise und dem daraus resultierenden optimalen Wert für das ROUGHNESS COEFFICIENT OF BOUNDARIES Keyword in der Lenkdatei erstellt werden kann (siehe unten).

   • Für ein wet-initialized (d.h. hotstarted) Modell, wie im unsteady 2d simulation tutorial, ** beschrieben, verwenden Sie eine 4 5 5 Upstream (vorbeschrieben Q)* sowie eine 5 4 4 Downstream (vorbeschrieben H) Grenze, um überbestimmte Bedingungen zu vermeiden. Jedoch, einmal robust bestimmt, nie ändern Sie das *ROUGHNESS COEFFICIENT OF BOUNDARIES Schlüsselwort in der Lenkdatei (siehe unten).

   • Falls erforderlich, ändern Sie die Grenzen in der .cli-Datei zusammen mit den richtigen Schlüsselwörtern in der Steuerungsdatei (.cas). Weitere Informationen finden Sie unter our tutorial on editing boundaries.

3. Verwenden Sie die folgenden Schlüsselwörter, um Rauheitskoeffizienten an den Grenzen zu verschreiben, die ** gemessen stage-discharge relation* und rückgerechnete Querschnittsmittelhydraulik entsprechen:

   • *LW der FRICTION AN LATERAL BOUNDARIEN (Integer)

   • ROUGHNESSKOEFFICIENT DER BOUNDARIEN (Float)

   • Um einen Rauhigkeitskoeffizienten (Reibung) zu berechnen, der einem gemessenen Paar Wassertiefe und -entladung entspricht, werfen Sie einen Blick auf die Python exercise on 1-d hydraulics for solving the Manning-Strickler Formel.

   • Beachten Sie, dass nicht mit diesen Schlüsselwörtern die Grobheitskalibrierung ** die Massenbilanz beeinflusst*.*

4. Laufen Sie stationäre Simulationen mit PRESCRIBED FLOWRATES*, die den Entladungen entsprechen, für die hydraulische (z.B. Wassertiefe und Strömungsgeschwindigkeit) ** Messungen** zur Verfügung stehen, um die Rauhigkeit*** zu kalibrieren (d.h. *FRICTION).

   • Jede anfängliche stationäre Zustandssimulation sollte ausreichend lange laufen ($\geq$10$^4$Zeitschritte), um mass convergence zu erreichen, d.h. eng an gleiche Zuläufe und Abflüsse, die durch das MASS-BALANCE geschrieben wurden: YES Schlüsselwort.

   • Die Rauhigkeit sollte vorzugsweise speziell für Zonen mit gleichen Geländeattributen (z.B. cobble, sand bar oder vegetation) definiert werden, wie im Rampenlichtfokus auf defining roughness zones beschrieben. Dadurch sollten simulierte und gemessene Wassertiefe (oder Wasseroberflächenhöhen) und Strömungsgeschwindigkeiten in ähnlichen Bereichen liegen (nicht mehr als ±0,0 m Differenz).

5. Verwenden Sie das kalibrierte Modell für Ihre Zwecke mit Hotstart-Bedingungen:

   • Das PRESCRIBED FLOWRATES Schlüsselwort in der .cas-Datei reicht aus, um physikalisch habitat suitability indices für bestimmte Entladungen zu berechnen.

   • Definieren Sie unruhige Zuflüsse durch eine Hydrograph-Datei, wie inflows.liq im unsteady 2d Tutorial verwendet.

Weitere Steering File Keywords¶

Während einer Simulation kann die Massenbilanz durch Aktivierung des MASS BALANCE Schlüsselworts in der Lenkdatei beobachtet werden, das jedoch ** keine Massenbilanz durchsetzt*:

/ steering .cas file
MASS-BALANCE : YES

Nach der Simulation kann die Erhaltung der Masse wie in der Analyse der results in the steady 2d tutorial diskutiert werden.

Die Priorität, die Telemac verwendet, um Massenbilanz zu liefern, kann definiert werden mit:

/ steering .cas file
TREATMENT OF FLUXES AT THE BOUNDARIES : 1 / 1-priority of prescribed values, 2-priority of correct fluxes

Andere Schlüsselwörter können definiert werden, um nicht nur zu beobachten, sondern auch die Massenbilanz zu verbessern. Beispielsweise beträgt die Standardzahl der Grenzknoten in einer Lenkdatei 30, die in einem großen Modell schnell überschritten wird. Wenn es also mehr als 30 Grenzknoten gibt, erhöhen Sie die maximale Anzahl von Grenzknoten in der Lenkungsdatei (.cas) z.B. an 50:

/ steering .cas file
MAXIMUM NUMBER OF BOUNDARIES : 50

Auch können zu kleine Wassertiefen zu überkritischen Strömungen an Flüssigkeitsgrenzen führen, die vermieden werden sollten, entweder indem die Grenzknoten nur am Boden des Flussbettes korrekt definiert werden (Recall the recommendations to draw liquid boundaries) oder durch Erhöhung der Mindestwassertiefe von seinem Standardwert von 0,1 m auf einen höheren Wert in der Lenkdatei, beispielsweise auf 0,2 m:

/ steering .cas file
MINIMUM DEPTH TO COMPUTE TIDAL VELOCITIES BOUNDARY CONDITIONS : 0.2
MINIMUM DEPTH TO COMPUTE TIDAL VELOCITIES INITIAL CONDITIONS : 0.2

Darüber hinaus kann das MINIMUM VALUE OF DEPTH-Keyword aus seinem Standardwert von 0.0 erhöht werden, aber solche Erhöhungen könnten sich negativ auf die Massenbilanz auswirken.

Um die Rechengeschwindigkeit zu erhöhen, empfehlen einige Tutorials die Verwendung von Massenklumpen, die sich jedoch negativ auf die Massenerhaltung auswirken:

• Vermeiden Sie *MASSING LUMPING ... Stichworte: Sie führen falsche Glättung ein.

• Halten Sie den Standardwert für H CLIPPING, da Änderungen die Massenerhaltung beeinträchtigen.