Friktion (Roughness) Zonen¶

Ähnlich wie bei der Zuordnung mehrerer Reibungskoeffizienten zu mehreren Modellregionen, die in der BASEMENT tutorial enthalten sind, bietet Telemac2d Routinen für Domänen (d.h. zonale) Reibflächendefinitionen in der Geometrie (.slf) mesh-Datei. Insbesondere, wenn der Studienbereich durch Bereiche unterschiedlicher Rauheit gekennzeichnet ist, reicht es nicht aus, die globale Reibung durch ein FRICTION COEFFICIENT Schlüsselwort in der Lenkungsdatei (.cas) zu definieren. Die Definition von Rauheitszonen in der Mesh-Datei (.slf) erfordert eine zusätzliche Schicht unter dem Namen BOTTOM FRICTION oder FRIC_ID oben auf derBOTTOM-Höhe. Zu diesem Zweck können Rauhigkeitswerte in einer mit QGIS (recommended) erstellten Rauhigkeitsdatei .xyz oder Closed Lines .i2s erstellt mit BlueKenue (see the meshing section) definiert werden. Während QGIS empfohlen wird, die Rauhigkeitszonen mit korrekten und möglicherweise präzisen Georeferenzen abzugrenzen, ist BlueKenue für die Interpolation der Rauhigkeit aus der Datei .xyz oder .i2s in der Datei .slf im letzten Schritt erforderlich.

Roughness.XYZ mit QGIS (empfohlen)¶

Der erste Schritt zur Delineierung von Rauheitszonen in QGIS ist die Einrichtung des Koordinatenreferenzsystems und die Speicherung des Projekts analog zu den QGIS pre-processing tutorial:

• Öffnen Sie QGIS und im oberen Menü gehen Sie zu Projekt**Properties.

• Aktivieren Sie die Registerkarte Koordinatenreferenzsystem.

• Stellen Sie den Koordinatenreferenzsystem fest, dass Ihre basemap /DEM-Datennutzung; Geben Sie hierzu z.B. UTM zone 33N ein und wählen Sie UTM-Zone 33N (WGS84) (EPSG 32633), die wegen seiner geringen Präzision keine große Wahl ist, aber er wird den Job für dieses Tutorial tun.

• Klicken Sie auf Apply und OK*.

• Speichern Sie das Projekt in einen neuen Ordner, in dem alle Dateien für dieses Tutorial gespeichert werden.

Es wird wichtig sein, Überschneidungen zu vermeiden, die zu mehrdeutigen oder fehlenden Definitionen von Regionen führen würden. Aktivieren Sie daher Snapping:

• Aktivieren Sie die Snapping Toolbar: View**** Toolbars*******

• Snapping toolbarEnable Snapping

• Ermöglichen Sie Schnappen für

  • Vertex, Segment und Middle of Segments.

  • *Snapping on Intersections.

  • Self Snapping.

Dieses Tutorial nimmt das Beispiel von der Telemac QGIS pre-processing tutorial an, um Polygone entlang der breaklines und liquid-boundaries formfiles. Die Reibungszonen werden von einem Google Satellite basemap abgeleitet und Reibungsattribute werden qualitativ geschätzt, was für ein Tutorial gut ist. In der Praxis empfehlen wir dringend, Felderhebungen über Korngrößenverteilungen mit hochpräzisen Differential GPS (DGPS)-Systemen durchzuführen, um Rauheitszonen vor Ort, unterstützt durch Drohnenbilder, abzugrenzen.

Delineate Roughness Zone Polygone¶

Die Rauheitszonen können durch Attribute einer Polygonformdatei beschrieben werden. Um eine neue Polygon-Formdatei zu erstellen, gehen Sie zu LayerCreate Layer***Neue Shapefile Layer...** (siehe Fig. 1).

Geben Sie im Popup-Fenster die folgenden Definitionen ein:

• Dateiname: drücken Sie auf **...*, navigieren Sie in den Projektordner und tippen Sie auf friction-polygons.

• *File encoding: Standard halten (Beispieldateien verwenden UTF-8).

• Geometrie Typ: Polygon

• Unterhalb der Zusätzliche Dimensionen (nicht erforderlich), finden und klicken Sie auf die *Koordinatenreferenzsystem-Taste, um das oben definierte Projektkoordinatensystem auszuwählen (Beispieldateien: EPSG:32633).

• Neues Feld hinzufügen:

  • Name*: dMean

  • Typ: Decimal (double)

  • Length: 10

  • Präzision*: 5

  • Klicken Sie auf *Zu Feldliste hinzufügen

• Neues Feld hinzufügen:

  • Name*: fricID

  • Typ: Integer (32 bit)

  • Length: 5

  • Klicken Sie auf *Zu Feldliste hinzufügen

• Drücken Sie ****, um die neue Formdatei zu erstellen.

Um diesem Tutorial zu folgen, importieren Sie die Frühzeilen (download als zip-file) und Liquid-boundaries (download als zip-file) formfiles aus der Telemac-Vorverarbeitung. Polygone zu zeichnen, indem Fiktion-Polygone bearbeitet werden. schmeicheln Sie entlang der Brechlinien und Flüssigkeitsgrenzen, markieren Sie fiction-polygons im Layers-Panel und ermöglichen Sie die Bearbeitung, indem Sie auf den gelben Stift klicken. Aktivieren Add Polygon Feature und zeichnen Polygone durch Schnappen auf Punkte der Frühlinien und Flüssiggrenzen Schichten, laut Fig. 2. Um ** jedes Polygon** mit einem ** Rechtsklick auf die Maus* und enter die fricID und dMean-Werte nach Tab. 1 (qualitative Korngrößen) zu definieren.

Zu richtige Zeichnungsfehler verwenden Sie das Vertex Tool. Speichern Sie schließlich die neuen Polygone (Eigenschaften von friction-zones.shp), indem Sie auf das Save Layer Editssymbol klicken. Stop (Toggle) Editing durch erneutes Klicken auf den gelben Stift Symbol.

Alternativ fügen Sie die Bruchlinien und Flüssigkeitsgrenzen zusammen und verwenden Sie das Polygonize Werkzeug aus der Processing Toolbox, um die zusammengeführten Linien in eine Polygon-Formdatei umzuwandeln. Die Polygonisierung wird jedoch einige Bruchlinien vermissen, die eine Bearbeitung erfordern. Auch die Felder fricID und dMean müssen noch durch Bearbeitung hinzugefügt werden.

Roughness Points generieren¶

Der nächste Schritt auf dem Weg zur Erstellung der erforderlichen XYZ-Datei zur Zuordnung von Reibungszonen zu einer selafinen Geometriedatei ist es, (random) Punkte innerhalb der oben erstellten Polygone zu erzeugen. Zu diesem Zweck enterrandom points inside polygons im search-Feld der Processing Toolbox. Geben Sie im Random Points Inside Polygons Popup-Fenster (Fig. 3) Folgendes ein:

• Eingangsschicht: friction-polygons

• Sampling-Strategie: Points density

• Punktzahl oder Dichte: 0.25 - Verwenden Sie einen kleineren/größeren Wert für Fein-/Koarse-Netze, aber beachten Sie möglicherweise sehr große Dateigrößen

• *Minimum-Distanz zwischen Punkten: 5.0 - Verwenden Sie einen kleineren/größeren Wert für Fein-/Koarnetze

• Random-Punkte: Klicken Sie auf *... und definieren Sie einen Zielpunkt-Formdateinamen wie friction-pts.shp, um im Projektordner gespeichert zu werden.

• Klicken Sie auf Run, um die Punkte formfile zu erstellen. Dieser Vorgang kann je nach definierter Punktdichte eine Weile dauern.

Die resultierende Punktformdatei wird in Fig. 4 angezeigt.

Friction Attributes to Points zuweisen¶

Leider nimmt die Punktgenerierung nicht automatisch die Polygon-Attribute auf, die zu den Punkten interpoliert werden müssen. Je nach dem angestrebten Rauheitsgesetz für den Einsatz mit Telemac können entweder die Friktions-IDs oder direkt Rauheitskoeffizienten der Attributtabelle der Friktionspunktformdatei hinzugefügt werden. In diesem Tutorial wird ein Reibungskoeffizient in Form der Stricklerrauhigkeit interpoliert und mit einer empirischen Formel berechnet. Ein komplexerer Fall zur Berechnung von Rauheitswerten ist in der Fallstudie des BAW (Danube) zu finden (in HOMETEL/examples/telemac2d/donau/).

Die Übertragung der dMean und/oder fricID-Attribute der Polygone an die Punkte ist im Wesentlichen eine Interpolation Operation, in der QGIS jeden Punkt betrachtet und ihm die dMean und/oder fricID-Attribute des nächsten Polygons zuordnet. Zu diesem Zweck klicken Sie auf das Vector Top-Menü > Data Management Tools****Join Attributes by Location (siehe Fig. 5).

Im Join Attributes by Location Popup-Fenster (Fig. 6) stellen Sie folgende Einstellungen vor:

• Zur Ausstattung: friction-pts

• **Features they (geometrisches Prädikat)*: Überprüfen Sie die are withinbox, wählen Sie alle anderen

• Vergleich mit: friction-polygons

• *Fields to add: Klicken Sie auf die *... Schaltfläche, um fricID und/oder dMean zu wählen

• Join-Typ: Take attributes of the first matching feature only (one-to-one)

• Joined Layer: Klicken Sie auf den ... Button > Save to file > navigieren Sie in den Projektordner*** einen Dateinamen eingeben, z.B. friction-pts-at**

• Klicken Sie auf Run.

Die Fehlermeldung Für die Eingabeschicht existiert kein räumlicher Index, die Leistung wird stark abgebaut kann für diese Anwendung ignoriert werden. Dennoch, um jede falsche Ausgabe zu überprüfen, könnte es klug sein, auch die Schicht zu definieren Unjoinable Features von der ersten Schicht.

Das friction-pts-at ist somit im *Layers Panel erhältlich (siehe Fig. 7).

Um die mittleren Korngrößen (dMean) in Reibwerte umzuwandeln, öffnen Sie die Attribute Tabelle von *right-clicking auf der friction-pts-at-Schicht im Layers-Panel > Open Attributtabelle.

*Beitragstabelle (Fig. 8):

1. Bearbeiten aktivieren,

2. entfernen Sie unnötige Spalten, wie das Feld id, und möglicherweise auch das Feld fricID (dieses Schaufenster wird nur die Spalte dMean verwenden),

3. Öffnen Sie den Field-Rechner, den wir im nächsten Schritt verwenden, um Strickler-Rohigkeitswerte abzuleiten.

 x( @geometry ) 

 y( @geometry ) 

According to Meyer-Peter & Müller (1948), the Strickler (1923) roughness (friction) coefficient can be approximated with $k_{st}$ $\approx$ 26/$D_{90}^{1/6}$ based on the grain size $D_{90}$, where 90% of the surface sediment grains are smaller. In addition, we will assume that $D_{90} \approx 2.25 \cdot D_{mean}$ Rickenmann & Recking, 2011. Thus, $k_{st} \approx 26 \cdot (2.25 \cdot D_{mean})^{-1/6}$. To run this calculation, go to the Field Calculator and (see Fig. 7):

• Ein neues Feld erstellen

• Feldname: k_st

• Feldtyp: Decimal number (real)

• Ausgangsfeldlänge: 3 und Präzision: 2

• Enter a formula by either selecting dMean from Fields and Values in the scrollbox or directly entering the equation in the Expression field:

26 / ( ( 2.25 * "dMean" ) ^ ( 1 / 6 ) )

** Entfernen Sie alle übrigen unnötigen Felder** aus der Attribute Table und save die Editierungen durch Anklicken des Festplattensymbols und toggle (d.h. deaktivieren) Bearbeitung.

Export Points nach XYZ¶

Beginnen Sie mit dem Öffnen des Exportdialogs mit einem rechten Klick auf die Friktion-pts-at-Schicht > Export > Funktionen speichern als... (Fig. 11).

In der *Vector Layer speichern als... Popup-Fenster, machen Sie die folgenden Einstellungen (Fig. 12):

• Format: Comma Separated Value [CSV

• Dateiname: Klicken Sie auf **..., navigieren Sie in den Projektordner und geben Sie friction-pts.xyz für Dateinamen ein ( drücken Sie Save).

• Layername: Klar bleiben

• Koordinatenreferenzsystem: Stellen Sie sicher, dass der Koordinatenreferenzsystem der Friktion-pts-at-Schicht definiert ist (in der Vitrine EPSG:32633 - WGS 84 / UTM zone 33N)

• Encoding: Standard (in der Vitrine UTF-8)

• Select alle relevanten Felder, d.h. im Schaufenster mindestens k_st. Die optionalen Felder x_coord und y_coord sind nur erforderlich, wenn die Geometrie nicht exportiert wird (aus welchem Grund auch immer).

• Überprüfung Bestehende Schichtmetadaten

• *Geometrietyp: Automatic (meist standardmäßig)

• **Scrollen Sie auf die Layer-Optionen und:

  • GEOMETRY* an AS_XY

  • SEPARATOR an TAB

• Uncheck die Add gespeicherte Datei auf Karte Feld am unteren Fensterrand.

• Keep alle anderen Standardeinstellungen und klicken Sie auf OK.

QGIS will have exported the file with a .xyz.csv ending. Rename the file to remove .csv at the end. Verify the correct formatting of the .xyz file by opening it in a text editor (e.g., Notepad++). For instance, if you calculated and exported the x_coord and y_coord fields, and additionally the geometry, the .xyz file will hold two times the coordinates. In this case, import the .xyz file in a spreadsheet editor (i.e., office application), delete the x_coord and y_coord columns, and re-export the file as a tab-separated CSV file. Read more about .xyz file conversion in the QGIS tutorial.

X Y k_st  
315976.648906296  5345616.71281044  40.30
315992.808134594  5345521.13037269  40.30
315983.283370604  5345655.68430873  40.30
315915.433790676  5345754.82689794  40.30
[...]

Alternative: Zeichnen Friction Zones in BlueKenue¶

Dieses Verfahren ist eine ungenaue Alternative zu der oben beschriebenen roughness.xyz Kreation aufgrund der schwachen geospatialen Referenzierungskapazitäten von BlueKenue, weshalb die untere instruction box nur für Vollständigkeit vorgesehen ist.

Unfold to read this non-recommended alternative

Beginnen Sie mit der Schaffung neuer geschlossener Linien (Fig. 13), ähnlich wie Polygone, die Rauheitszonen definieren.

Nach dem Ziehen einer Closed line wird die Taste Esc gedrückt und das Fenster unter Fig. 14 wird angezeigt, wo ein Rauheitswert zugewiesen werden kann. Im Feld Value erhält die Abbildung eine Stricklerrauhigkeit von 50 an eine Closed line namens A-D_substrate. Geben Sie weiterhin Namen an alle relevanten Rauheitsbereiche zu.

Schließlich save die Closed line Objekte als .i2s / .i3s Dateien.

Zonal Friction Mesh (BlueKenue)¶

Dieser Abschnitt geht durch die Interpolation von Reibungswerten auf einer vorhandenen Selefin (.slf) Geometriedatei. Das Schaufenster baut auf der .slf-Datei auf, die in der Telemac pre-processing tutorial erstellt wurde (download qgismesh.slf). Starten Sie mit opening BlueKenue* und öffnen Sie die selafin .slf Datei: klicken Sie auf File****** navigieren Sie in das Verzeichnis, in dem die .slf gespeichert ist, stellen Sie sicher, dass Sie Telemac Selafin File (*.slf), Highlight qgismesh.slf und drücken *********. Ziehen Sie die BOTTOM (BOTTOM)-Schicht aus den Workspace-Datenelementen an Views***2D View (1), um den korrekten Import des Netzes zu überprüfen und zu visualisieren (Fig. 15).

Import Friction Zones¶

Alternativ zur Erstellung von zonalen Reibwerten, die in einer mit QGIS generierten .xyz-Datei gespeichert sind, können Zonen auch direkt in BlueKenue durch eine Reihe von Closed Linien gezogen werden. Aufgrund der sehr begrenzten Kapazitäten von BlueKenue, um sich mit geospatialen Referenzen und Koordinatensystemen (Koordinatenreferenzsystem) zu befassen, ist ** die bevorzugte Option* für die Erstellung von Friktionszoneneingabe ** die obige Anwendung von QGIS*.

Open the .xyz file in BlueKenue

Closed lines from BlueKenue

Um die oben erstellte .xyz-Datei in BlueKenue zu öffnen:

• Datei***** öffnen...*

• navigieren Sie in den Projektordner, in dem die .xyz gespeichert ist

• Alle Dateien (*.*) neben dem Dateinamen: Feld auswählen

• Highlight qgismesh.slf, und drücken Sie Open.

Ignorieren die warning-Nachricht (klicken Sie OK). Um die importierten Reibungswerte zu überprüfen und zu visualisieren Rechtsklick auf der Friction-pts (X) Layer > Properties gehen Sie auf die Data Tab > select Z(double), drücken Sie Apply. Dann gehen Sie zum ColourScale Tab, drücken Sie Reset, Apply und OK**.

Überprüfen Sie die korrekte Darstellung der Reibwerte, indem Sie die friction-pts (Z)-Schicht aus den Arbeitsraumdaten auf Views*2D View (1) (Fig. 17) ziehen.

Falls noch nicht erledigt, importieren Sie die Closed Linien, die die Rauhigkeitszonen in Form von .i2s / .i3s-Dateien darstellen.

Interpolate Friction auf dem Mesh¶

In BlueKenue, go to File > New > 2D Interpolator, which will occur in the Work Space > Data Items. Drag & drop either the friction-pts .xyz points or the Closed line objects delineating roughness zones on the new 2D Interpolator (see Fig. 18).

Als nächstes fügen Sie eine neue Variable zum qgismesh.slfNetz hinzu, indem Sie das Selafin qgismesh Objekt (in Work Space****Data Items) und Rechtsklick darauf markieren. Klicken Sie auf ** Variable hinzufügen...** und geben Sie im Popup-Fenster (Fig. 19 oder Fig. 20) Folgendes ein, je nachdem, ob Sie mit Reibwerten arbeiten (wie hier mit Strickler Rauheit gezeigt) oder friction IDs (see below):

BOTTOM FRICTION (Strickler) value

FRICTION ID

• Mesh*: BOTTOM

• Name: BOTTOM FRICTION (dieses Beispiel)

• *Units: klar halten (irrelevantes Feld)

• *Default Node Value: 30 (in diesem Beispiel) für einen Standardwert (Strickler) zu verwenden, wenn keine xyz Friktionspunkte in der Nähe eines Netzknotens gefunden werden können

• Mesh*: BOTTOM

• Name: FRIC_ID (muss eingegeben werden, kann nicht aus der Liste ausgewählt werden)

• *Units: klar halten (irrelevantes Feld)

• Standard Node Value: 0 (ID zu verwenden, wenn keine xyz Punkte in der Nähe eines Netzknotens gefunden werden können)

Um die Reibwerte auf dem Mesh zu interpolieren, markieren Sie die neue Variable BOTTOM FRICTION (oder FRIC_ID) des qgismesh Objekts in Work Space** Data Items*. Das Anonymat der neuen Variablen kann ignoriert werden. Um die neue Variable auf das Netz abzubilden:

• Highlight der neuen Netzvariablen BOTTOM FRICTION (oder FRIC_ID) (in *Data Items)

• Gehen Sie zu ToolsMap Object... (Top-Menü in Fig. 21)

• Wählen Sie den neuen 2D Interpolator und klicken Sie auf OK, der das *Processing-Fenster öffnet... Popup-Fenster

• Nach Abschluss der Verarbeitung klicken Sie auf OK.

Überprüfen Sie die richtige Interpolation:

• Definieren Sie eine relevante Farbskala:

  • In Work Space > Data Items*** qgismesh, right-click* auf der neuen BOTTOM FRICTION Variable > Properties***.

  • In den Eigenschaften gehen Sie auf die Registerkarte ColourScale und verwenden Sie beispielsweise eine Linear-Skala mit 10 Levels, ein Min von 22 und ein Interval von 1.8. Das vorbildliche Minima und Intervall sind gute Wahlen für das Schaufenster, aber andere Einstellungen können für andere Anwendungen bevorzugt sein (z.B. bevorzugen Min von 0, wenn man Mannings $n_m$ verwendet).

  ---

• Drag & Drop die Variable BOTTOM FRICTION* in Views > 2D View (1) zur Überprüfung der korrekten Interpolation von Reibwerten (z.B. siehe Fig. 23 für das Schaufenster).

Um ***** das selafin mesh mit den interpolierten Reibungswerten zu speichern, right-click auf dem qgismesh selafin object* Properties* gehen Sie auf die Registerkarte Meta Data und geben Sie einen neuen Name ein, z.B. qgismesh-friction. Weiter, *highlight the selafin object (z.B. qgismesh-friction) und click on the disksymbol. Wenn die Umbenennung keinen Einfluss auf den Dateinamen hatte, bestätigen Sie, dass die bestehende Datei ersetzt wurde.

Telemac Bindings¶

Implementierung in der CAS-Datei¶

Friction Schlüsselwörter¶

The updated qgismesh-friction.slf mesh can be used just like in the steady 2d tutorial, but some keywords need to be modified, even though the BOTTOM FRICTION values assigned in the .slf mesh automatically overwrite the global FRICTION COEFFICIENT keyword in the .cas steering file. However, we need to make Telemac recognize the newly defined BOTTOM FRICTION zones as Strickler roughness type. To this end, change the LAW OF BOTTOM FRICTION to 3 (instead of 4 pointing to Manning’s $n_m$), and set the default FRICTION COEFFICIENT to 33 (inverse of $n_m$ = 0.03). The definition of the FRICTION COEFFICIENT is for coherence and is not strictly needed as it will be overwritten by the BOTTOM FRICTION from the .slf mesh.

/ steady2d-zonal-ks.cas steering file
/ ...
/ Friction at the bed
LAW OF BOTTOM FRICTION : 3 / 3-Strickler
FRICTION COEFFICIENT : 33  / will be overwritten by zonal friction values

/ steady2d.cas steering file
/ ...
/ Friction at the bed
LAW OF BOTTOM FRICTION : 4  / 4-Manning
FRICTION COEFFICIENT : 0.03 / Roughness coefficient

Fügen Sie den Buchstaben W zu den grafischen Ausdrucken hinzu, um den Reibungskoeffizienten in die Ergebnisdatei zu schreiben:

/ steady2d-zonal-ks.cas steering file
/ ...
VARIABLES FOR GRAPHIC PRINTOUTS : 'U,V,H,S,Q,W' / add W for friction coefficient

/ steady2d-zonal-ks.cas steering file
/ ...
MAXIMUM NUMBER OF FRICTION DOMAINS : 20 / default is 10

Erste Hotstart-Bedingungen (optional)¶

Die folgenden Beschreibungen beziehen sich auf Abschnitt 4.1.3 in der Telemac2d manual.

Um die Simulation zu beschleunigen, nutzt dieses Tutorial die Ausgabe des steady 2d simulation (obwohl mit einer Druckzeit von 2500 Schritten neu erstellt wird). Diese Art der Modell initialization wird auch hotstart genannt, hier basierend auf der stetigen Ergebnisdatei r2dsteady-t15k.slf, die als *PREVIOUS COMPUTATION FILE definiert werden muss:

/ steady2d-zonal-ks.cas steering file
/ ...
COMPUTATION CONTINUED : YES
PREVIOUS COMPUTATION FILE : r2dsteady-t15k.slf / results of 35 CMS steady simulation after 15000 timesteps

Mit den Hotstart-Bedingungen können die Grenzen erleichtert werden:

/ steady2d-zonal-ks.cas steering file
/ ...
/ Liquid boundaries
PRESCRIBED FLOWRATES  : 35.; 0.
PRESCRIBED ELEVATIONS : 0.; 371.33

Damit diese Randbedingungen wirksam werden, müssen die Flüssigkeitsgrenzen aus der stationären 2d-Simulation geändert werden:

• offen boundaries.cli in einem text editor

• die 5 5 5 (beschrieben Q und H) vorgelagerte Grenze finden und durch 4 5 5 (beschrieben nur Q) ersetzen

• speichern und schließen boundaries.cli

• Weitere Informationen finden Sie im Spotlight Kapitel unter boundary conditions

• alternativ, download der angepassten Grenzen.cli here.

Schließlich kommentieren Sie alle anfänglichen Bedingungen Keywords in der .casLenkungsdatei, zum Beispiel:

/ steady2d-zonal-ks.cas steering file
/ ...
/ INITIAL CONDITIONS : 'ZERO DEPTH'
/ INITIAL DEPTH : 0.005

Simulation der Friction Zone¶

Stellen Sie sicher, dass alle benötigten Dateien in einem Simulationsordner platziert werden (z.B. /HOME/modeling/friction-tutorial/), insbesondere:

• die qgismesh-friction.slfmechanisch mit BOTTOM und BOTTOM FRICTION

• berichtigt boundaries.cli

• die r2dsteady-t15k.slf-Ergebnis, um den Hotstart zu aktivieren

• die steady2d-zonal-ks.cas Lenkdatei mit aktualisierten Keywords.

Navigate (cd) to the Telemac installation directory (HOMETEL) to activate (source) the Telemac environment in Terminal (use the same environment as for compiling Telemac):

cd ~/telemac/v9.0.0/configs
source pysource.gfortranHPC.sh

Anschließend cd in den Simulationsordner und führen Sie die Simulation, möglicherweise mit der -s-Flagge, zurück flux convergence:

cd ~/modeling/friction-tutorial/
telemac2d.py steady2d-zonal-ks.cas -s

Der erfolgreiche Simulationslauf wird mit so etwas abgeschlossen sein:

================================================================================
 ITERATION    10000    TIME:  6 H 56 MIN  40.0000 S   (    25000.0000 S)
--------------------------------------------------------------------------------

[...]

--------------------------------------------------------------------------------
                       BALANCE OF WATER VOLUME
     VOLUME IN THE DOMAIN :    268926.5     M3
     FLUX BOUNDARY    1:     35.00000     M3/S  ( >0 : ENTERING  <0 : EXITING )
     FLUX BOUNDARY    2:    -34.99963     M3/S  ( >0 : ENTERING  <0 : EXITING )
     RELATIVE ERROR IN VOLUME AT T =       0.2500E+05 S :    0.2327571E-14
--------------------------------------------------------------------------------
                   FINAL BALANCE OF WATER VOLUME

     RELATIVE ERROR CUMULATED ON VOLUME:    0.4112446E-14

     INITIAL VOLUME              :     268899.0     M3
     FINAL VOLUME                :     268926.5     M3
     VOLUME THAT ENTERED THE DOMAIN:     27.48362     M3  ( IF <0 EXIT )
     TOTAL VOLUME LOST             :    0.1105946E-08 M3

 END OF TIME LOOP

 EXITING MPI

                     *************************************
                     *    END OF MEMORY ORGANIZATION:    *
                     *************************************

 CORRECT END OF RUN

 ELAPSE TIME :
                              3  MINUTES
                              3  SECONDS
Note: The following floating-point exceptions are signalling: IEEE_UNDERFLOW_FLAG IEEE_DENORMAL
STOP 0

... merging separated result files

... handling result files

        moving: r2dsteady-ks-zonal.slf
      copying: steady2d-zonal-ks.cas_2030-07-28-14h55min04s.sortie
... deleting working dir



My work is done

Die resultierenden flux convergence und convergence rates sollten ähnlich aussehen:

Flux convergence

Convergence rate

Das benötigte steady2d-zonal-ks.cas 2023-07-28-14h55min04s ist hier zur Verwendung mit Anweisungen aus dem Scheinwerferkapitel unter convergence erhältlich.

Arbeiten mit Friction-IDs¶

Die Friktionszonen können auch über Friktions-IDs zugeordnet werden, die dann eine Zonendatei und eine Friktionsdatendatei einrichten müssen, wie sie beispielsweise im Donau-Beispiel (HOMETEL/examples/telemac2d/donau/) dargestellt ist.

Im Schaufenster dieses Tutorials müssen die in Tab. 1 definierten Friktions-IDs mit Friktionstabellen an die BOTTOM FRICTION Variable des .slfNetzes vergeben werden. Die entsprechenden Dateien können von unseren Repositories heruntergeladen werden:

• Reib-mit-IDs.xyz für Interpolation in BlueKenue (see above oder direkt

• get qgismesh-frictionIDs.slf mit BOTTOM und FRIC_ID statt BOTTOM FRICTION Strickler Rauheitskoeffizienten (verwendet Standardreibung ID0).

reibung.tbl & CAS¶

Friktion erstellen.tbl¶

Erstellen Sie eine Friktionstabellendatei namens friction.tbl (berücksichtigen Sie diese friction.tbl template) mit folgendem Inhalt, wobei die noEinträge (hier ab Zeile 36) dem Netz zugewiesenenFRIC_ID entsprechen müssen (Recall Fig. 20):

1
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3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
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20
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29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
* ----------------------------------------------------------------------------- 
*  EXAMPLE ADAPTED FROM HOMETEL/examples/telemac2d/donau/
*
*  Implemented roughness laws: 
*    NOFR : no friction         (number of values) 
*    HAAL : Haaland   law       (1 value  : rB) 
*    CHEZ : Chezy     law       (1 value  : rB) 
*    STRI : Strickler law       (1 value  : rB) 
*    MANN : Manning   law       (1 value  : rB) 
*    NIKU : Nikuradse law       (1 value  : rB) 
*    LOGW : Log Wall  law       (1 value  : rB) 
*    COWH : Colebrook-White law (2 values : rB, nDef) 
* 
*  no             : FRIC_ID assigned to the SLF mesh
* 
*  Riverbed
*  ------------- 
*  typeB          : roughness law for riverbed
*  rB             : friction value for riverbed
*  nDefB          : Mannings n for shallow flow zones
* 
*  Later walls (only with k-epsilon model) 
*  ----------------------------------------- 
*  typeS          : roughness law for walls          (option) 
*  rS             : friction value for walls         (option) 
*  nDefS          : Mannings n for shallow waters    (option) 
* 
*  Non-submerged Vegetation (if needed) 
*  ------------------------ 
*  dp             : mean diameter                                (option) 
*  sp             : averaged distance between roughness elements (option) 
* 
* ----------------------------------------------------------------------------- 
* no        typeB  rB    NDefB  typeS  rS  NDefS   dp     sp 
* 
  0  STRI   33.0  NULL
  1  STRI   34.6  NULL
  2  STRI   27.7  NULL
  3  STRI   40.3  NULL
  4  STRI   22.7  NULL
END

Link Reibung.tbl in CAS-Datei¶

Um die Reibungsdaten zu aktivieren, fügen Sie die folgenden Schlüsselwörter in die Steuerungsdatei .cas ein und deaktivieren Sie alle nichtwandbezogenen FRICTION-Keywords:

/ steady2d-zonal-ks.cas steering file
/ ...
/ ACTIVATE these keywords
FRICTION DATA : YES / default is NO
FRICTION DATA FILE : 'friction.tbl'
MAXIMUM NUMBER OF FRICTION DOMAINS : 20 / consider to increase (default is 10)

/ steady2d-zonal-ks.cas steering file
/ ...
/ DEACTIVATE these keywords
/ LAW OF BOTTOM FRICTION : 3 / 3-Strickler
/ FRICTION COEFFICIENT : 80 / not use with zonal friction

Speichern Sie die .cas Lenkdatei.

Telemac mit Friction-IDs ausführen¶

Um Telemac mit Friktions-IDs zu betreiben, stellen Sie sicher, dass die oben angegebenen Keywords in der Steuerungsdatei .cas aktiviert werden. Die benötigten Dateien umfassen jetzt:

• qgismesh-frictionIDs.slf (mesh mit FRIC_ID)

• boundaries.cli oder Hotstart-Bedingungen

• r2dsteady-t15k.slf-Ergebnis, um den Hotstart zu aktivieren

• steady2d-zonal-ID.caslenkdatei aktualisierte Schlüsselwörter

• friction.tbl mit Friktionsausweisen

Mit diesen Dateien aktivieren und ausführen Telemac wie üblich:

cd ~/telemac/v9.0.0/configs
source pysource.gfortranHPC.sh
cd ~/modeling/frictionID-tutorial/
telemac2d.py steady2d-zonal-ID.cas

Erweiterte Friktionsroutinen¶

Änderung des FRICTION USER Fortran Unterprogramme ist nicht zwingend für die Arbeit mit Reibzonen, sondern kann nützlich sein, um das Verhalten von Rauheitsgesetzen umzusetzen oder anzupassen. Um z.B. ein FRICTION USER-Unterprogramm zu aktivieren, um die variable Leistungsgleichung von Ferguson (2007):

• Kopieren Sie die FICTION USER-Unterprogrammvorlage von HOMETEL/sources/telemac2d/friction_user.f in einen neuen Ordner Ihres Simulationsverzeichnisses, zum Beispiel:

/HOME/modeling/frictionID-tutorial/user_fortran/friction_user.f

• Bearbeiten von friction_user.f ändern und speichern.

• Sagen Sie der Steuerung (.cas)-Datei, um die modifizierte FRICTION USER Fortran-Datei zu verwenden, indem Sie das Keyword FORTRAN FILE : 'user_fortran' hinzufügt, wodurch Telemac2d Fortran-Dateien im Unterordner /user_fortran/ aufruft.