Reibungszonen¶

Similar to the assignment of multiple friction coefficient values to multiple model regions featured in the BASEMENT tutorial, Telemac2d provides routines for domain-wise (i.e., zonal) friction area definitions in the geometry (.slf) mesh file. Specifically, if the study domain is characterized by regions of different roughness, it is not sufficient to define global friction through a FRICTION COEFFICIENT keyword in the steering (.cas) file. Defining roughness zones in the mesh (.slf) file requires an additional layer called BOTTOM FRICTION or FRIC_ID on top of the BOTTOM elevation. To this end, roughness values can be defined in a roughness .xyz file created with QGIS (recommended) or Closed Lines .i2s created with BlueKenue (see the meshing section). While QGIS is recommended to delineate roughness zones with correct and possibly precise georeferences, BlueKenue is still required for interpolating the roughness from the .xyz or .i2s file on the .slf file in the last step.

Roughness.XYZ mit QGIS (empfohlen)¶

Der erste Schritt zur Abgrenzung von Rauheitszonen in QGIS besteht darin, das Koordinatenreferenzsystem einzurichten und das Projekt analog zum QGIS pre-processing tutorial zu speichern:

• Öffnen Sie QGIS und gehen Sie im oberen Menü zu Project > Properties.

• Aktivieren Sie den Koordinatenreferenzsystem-Tab.

• Set the CRS that your basemap / Digitales Oberflächenmodell data use; for this example, enter UTM zone 33N and select UTM zone 33N (WGS84) (EPSG 32633), which is not a great choice because of its low precision, but it will do the job for this tutorial.

• Klicken Sie auf Apply und OK.

• Speichern Sie das Projekt in einem 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 * > **Snapping Toolbar *

• In der Snapping-Symbolleiste > Snapping aktivieren

• Ermöglichen Sie Snaping für

  • Vertex, Segment und Mitte der Segmente .

  • Snapping on Intersections .

  • Self Snapping .

This tutorial picks up the example from the Telemac QGIS pre-processing tutorial to draw polygons along the breaklines and liquid-boundaries shapefiles. The friction zones are inferred from a Google Satellite basemap and friction attributes are qualitatively estimated, which is just fine for a tutorial. In practice, we strongly recommend performing field surveys on grain size distributions with high-precision differential GPS (DGPS) systems to delineate roughness zones on-site supported by drone imagery.

Abgrenzung von Rauhigkeitszonenpolygonen¶

Die Rauhigkeitszonen können durch Attribute eines Polygon-Shapefiles beschrieben werden. Um eine neue Polygon-Shapefile zu erstellen, gehen Sie zu Layer > Create Layer > New Shapefile Layer... (siehe Fig. 1).

Geben Sie im Popup-Fenster die folgenden Definitionen ein:

• Dateiname: Drücken Sie ..., navigieren Sie zum Projektordner und tippen Sie auf friction-polygons.

• Dateicodierung: Standard beibehalten (Probedateien verwenden UTF-8).

• Geometrietyp: Polygon

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

• Fügen Sie ein neues Feld hinzu:

  • Name: dMean

  • Typ: Decimal (double)

  • Länge: 10

  • Präzision: 5

  • Klicken Sie auf Add to Fields List

• Fügen Sie ein weiteres Neues Feld hinzu:

  • Name: fricID

  • Typ: Integer (32 bit)

  • Länge: 5

  • Klicken Sie auf Add to Fields List

• Drücken Sie OK, um das neue Shapefile zu erstellen.

To follow this tutorial, import the breaklines (download as zip-file) and liquid-boundaries (download as zip-file) shapefiles from the Telemac pre-processing. To draw polygons by editing fiction-polygons.shp along the breaklines and liquid boundaries, highlight fiction-polygons in the Layers panel, and enable editing by clicking on the yellow pen . Activating Add Polygon Feature and draw polygons by snapping to points of the breaklines and liquid boundaries layers, according to Fig. 2. To finalize each polygon with a right-click on the mouse and enter the fricID and dMean values according to Tab. 1 (qualitative grain sizes).

To correct drawing errors use the Vertex Tool . Finally, save the new polygons (edits of friction-zones.shp) by clicking on the Save Layer Edits symbol. Stop (Toggle) Editing by clicking again on the yellow pen symbol.

Alternatively, merge the breaklines and liquid boundaries, and use the Polygonize tool from the Processing Toolbox to convert the merged lines into a polygon shapefile. However, the polygonization will miss some breaklines, which will require editing. Also, the fricID and dMean fields still need to be added through editing.

Rauhigkeitspunkte erzeugen¶

Der nächste Schritt auf dem Weg zum Erstellen der erforderlichen XYZ-Datei zum Zuweisen von Reibungszonen zu einer Selafin-Geometrie-Datei besteht darin, (zufällige) Punkte innerhalb der oben erstellten Polygone zu erzeugen. Zu diesem Zweck geben Sie random points inside polygons** im Feld search der Processing Toolbox ein. Im Popup-Fenster Random Points Inside Polygons (Fig. 3) geben Sie Folgendes ein:

• Eingabeschicht: friction-polygons

• Sampling-Strategie: Points density

• Point count or density: 0.25 - use a smaller/larger value for fine/coarse meshes, but beware of potentially very large file sizes

• Minimum distance between points: 5.0 - use a smaller/larger value for fine/coarse meshes

• Random points: click on ... and define a target point shapefile name, such as friction-pts.shp to be stored in the project folder.

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

The resulting point shapefile is shown in Fig. 4.

Zuweisen von Reibungsattributen zu Punkten¶

Leider nimmt die Punktgenerierung die Polygonattribute nicht automatisch auf, die auf die Punkte interpoliert werden müssen. Abhängig vom angestrebten Rauheitsgesetz für die Verwendung mit Telemac können entweder die Reibungs-IDs oder direkt Rauheitskoeffizienten zur Attributtabelle des Friktionspunkt-Shapefiles hinzugefügt werden. In diesem Tutorial wird ein Reibungskoeffizient in Form der Strickler-Rauheit interpoliert und mit einer empirischen Formel berechnet. Ein komplexerer Fall für die Berechnung von Rauheitswerten findet sich in der Fallstudie Donau (Donau) der BAW (unter HOMETEL/examples/telemac2d/donau/).

Die Übertragung der dMean und/oder fricID-Attribute der Polygone zu den Punkten ist im Wesentlichen eine Interpolationsoperation, bei der QGIS jeden Punkt betrachtet und ihm die dMean und/oder fricID-Attribute des nächstliegenden Polygons zuweist. Klicken Sie dazu auf das Vector Top-Menü > Data Management Tools > Join Attributes by Location (siehe Fig. 5).

Führen Sie im Popup-Fenster (Fig. 6) die folgenden Einstellungen durch:

• ** Verbinden Sie sich mit Features in**: friction-pts

• Features they (geometric predicate): check the are within box, deselect all others

• Durch Vergleich mit: friction-polygons

• ** Zum Hinzufügen von Feldern**: Klicken Sie auf die Schaltfläche ..., um fricID und/oder dMean

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

• Joined layer: Klicken Sie auf die Schaltfläche ... > Speichern zur Datei > Navigieren Sie zum ** Projektordner** > ** Geben Sie einen Dateinamen ein, z. B. friction-pts-at**

• Klicken Sie auf Run.

Die Fehlermeldung *Kein räumlicher Index existiert für die Eingabeschicht, die Leistung wird stark beeinträchtigt * kann für diese Anwendung ignoriert werden. Um jedoch eine falsche Ausgabe zu überprüfen, ist es möglicherweise ratsam, auch die Schicht **Unverbindliche Merkmale der ersten Schicht ** zu definieren.

Infolgedessen ist das friction-pts-at im Layers-Panel verfügbar (siehe Fig. 7).

Um die mittleren Korngrößen (dMean) in Reibungswerte umzuwandeln, öffnen Sie die Attributtabelle durch ** Rechtsklick** auf der ** Reibung-pts-at**-Schicht im Layers-Panel > Offene Attributtabelle.

Bearbeiten Sie die Attributtabelle (Fig. 8):

1. Editing ermöglichen,

2. remove unnecessary columns, such as the id field, and potentially also the fricID field (this showcase will only use the dMean column),

3. Öffnen Sie den **Feldrechner **, mit dem wir im nächsten Schritt Strickler-Rauheitswerte ableiten werden.

 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):

• Kontrollieren Sie das Kontrollkästchen Ein neues Feld erstellen

• Ausgabefeldname: k_st

• Ausgabefeldtyp: Decimal number (real)

• Ausgabefeldlänge: 3 und Präzision: 2

• Geben Sie eine Formel ein, indem Sie entweder dMean aus Fields and Values in der Scrollbox auswählen oder direkt die Gleichung in das Feld Expression eingeben:

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

Schließlich entfernen Sie alle verbleibenden unnötigen Felder** aus der Attributtabelle und speichern Sie die Bearbeitungen, indem Sie auf das Festplattensymbol klicken und die Bearbeitung umschalten (d. H. Deaktivieren).

Exportpunkte nach XYZ¶

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

Führen Sie im Vector Layer als... Popup-Fenster die folgenden Einstellungen aus (Fig. 12):

• Format: Comma Separated Value [CSV

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

• Layername: klar halten

• Koordinatenreferenzsystem: Stellen Sie sicher, dass das Koordinatenreferenzsystem der Friction-pts-at-Schicht definiert ist (im Showcase EPSG:32633 - WGS 84 / UTM zone 33N)

• Encoding: standardmäßig verwenden (im Showcase UTF-8)

• **Wählen Sie alle relevanten **Felder ** aus, das heißt im Showcase 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).

• **Überprüfen Sie die **Persist-Schicht Metadaten **

• Geometrietyp: Automatic (meist standardmäßig)

• Scrollen Sie nach unten zu den Layer-Optionen und:

  • Setzen Sie das GEOMETRY auf AS_XY

  • Setzen Sie den SEPARATOR auf TAB

• ** Deaktivieren Sie die **Gespeicherte Datei hinzufügen, um das Feld ** unten im Fenster abzubilden.

• ** Halten Sie 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: Friktionszonen in BlueKenue zeichnen¶

Dieses Verfahren ist eine ungenaue Alternative zu der oben beschriebenen roughness.xyz-Erstellung aufgrund der schwachen geospatialen Referenzierungskapazitäten von BlueKenue, weshalb das unten stehende instruction box nur zur Vollständigkeit vorgesehen ist.

Unfold to read this non-recommended alternative

Beginnen Sie mit dem Erstellen neuer geschlossener Linien (Fig. 13), ähnlich wie Polygone, die Rauheitszonen abgrenzen.

After drawing a Closed line is finished, press the Esc key and the window shown in Fig. 14 will appear, where a roughness value can be assigned. The exemplary figure assigns a Strickler roughness of 50 in the Value field to a Closed line named A-D_substrate. Continue to assign names to all relevant roughness areas.

Finally, save the Closed line objects as .i2s / .i3s files.

Zonal Friction Mesh (BlueKenue)¶

In diesem Abschnitt wird die Interpolation von Reibungswerten in einer vorhandenen Geometriedatei mit Selafin (.slf) durchlaufen. Das Schaufenster baut auf der .slf-Datei auf, die im Telemac pre-processing tutorial erstellt wurde (download qgismesh.slf). Beginnen Sie mit ** Öffnen von BlueKenue ** und öffnen Sie die Datei selafin .slf: Klicken Sie auf **File ** > Open... > Navigieren Sie zu dem Verzeichnis, in dem der .slf gespeichert ist, wählen Sie **Telemac Selafin File (*.slf) ** aus, markieren Sie qgismesh.slf und drücken Sie **Open **. Ziehen Sie die Ebene BOTTOM (BOTTOM) aus den Workspace-Datenelementen in Views > 2D View (1), um den korrekten Import des Meshs zu überprüfen und zu visualisieren (Fig. 15).

Einfuhrfriktionszonen¶

Als Alternative zur Erstellung von zonalen Reibungswerten, die in einer mit QGIS generierten .xyz-Datei gespeichert sind, können Zonen auch direkt in BlueKenue durch eine Reihe von * Geschlossenen Linien * gezeichnet werden. Aufgrund der sehr begrenzten Kapazitäten von BlueKenue, um mit geospatialen Referenzen und Koordinatensystemen (CRSs) umzugehen, ist **die bevorzugte Option ** zum Erstellen von Reibungszoneneingaben ** die oben beschriebene Anwendung von **QGIS **.

Open the .xyz file in BlueKenue

Closed lines from BlueKenue

To open the above-created .xyz file in BlueKenue:

• Klicken Sie auf File > Open...

• Navigieren Sie zum Projektordner, in dem .xyz gespeichert ist

• Wählen Sie Alle Dateien (*.*) neben dem Feld Dateiname: aus.

• highlight qgismesh.slf, and press Open.

Ignoriere die Warnung Nachricht (klicke OK). Um die importierten Reibungswerte zu überprüfen und zu visualisieren Rechtsklick auf der ** Friction-pts (X)** Schicht > Eigenschaften > gehen Sie auf die Registerkarte Daten > ** Wählen Sie Z(double)**, drücken Sie Apply. Gehen Sie dann zur Registerkarte ColourScale, drücken Sie Reset, Apply und OK.

Überprüfen Sie die korrekte Darstellung der Reibungswerte, indem Sie die friction-pts (Z)-Schicht aus den Workspace-Datenelementen in Views > 2D View (1) (Fig. 17) ziehen.

If not yet done, import the Closed lines delineating roughness zones in the form of .i2s / .i3s files.

Interpolationsreibung am Mesh¶

Gehen Sie in BlueKenue zu File > New > 2D Interpolator, der im Work Space > Data Items auftritt. Drag & drop entweder die friction-pts .xyz-Punkte oder die Closed line-Objekte, die Rauheitszonen abgrenzen auf dem neuen 2D Interpolator (siehe Fig. 18).

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

BOTTOM FRICTION (Strickler) value

FRICTION ID

• Mesh: BOTTOM

• **Name: BOTTOM FRICTION (dieses Beispiel)

• Einheiten: Freihalten (irrelevantes Feld)

• Standard-Knotenwert: 30 (in diesem Beispiel) für einen Standardwert (Strickler), der verwendet werden kann, wenn keine xyz-Reibungspunkte in der Nähe eines Mesh-Knotens gefunden werden können

• Mesh: BOTTOM

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

• Einheiten: Freihalten (irrelevantes Feld)

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

To interpolate the friction values on the mesh, highlight the new variable variable BOTTOM FRICTION (or FRIC_ID) of the qgismesh object in Work Space > Data Items. The Anonymous Attribute of the new variable can be ignored. To map the new variable onto the mesh:

• Hervorheben der neuen BOTTOM FRICTION (oder FRIC_ID) Mesh-Variablen (in Datenelemente)

• Gehen Sie zu Tools > Map Object... (Top-Menü unter Fig. 21)

• Wählen Sie den neuen 2D-Interpolator und klicken Sie auf OK, wodurch das Popup-Fenster Processing... geöffnet wird.

• Nachdem die Verarbeitung abgeschlossen ist, klicken Sie auf OK.

Überprüfen Sie die korrekte Interpolation:

• Definieren Sie eine relevante Farbskala:

  • In Work Space > Data Items > qgismesh, right-click auf die neue BOTTOM FRICTION Variable > Eigenschaften.

  • In the properties, go to the ColourScale tab, and use, for example, a Linear scale with 10 Levels, a Min of 22, and an Interval of 1.8. The exemplary minima and interval are good choices for the showcase, but other settings might be preferable for other applications (e.g., prefer Min of 0 when using Manning’s $n_m$).

  • Drücken Sie Apply > OK.

• Drag & drop die Variable BOTTOM FRICTION in Views > 2D View (1), um die korrekte Interpolation der Reibungswerte zu überprüfen (z.B. siehe Fig. 23 für das Schaufenster).

Um den Selafin **mesh ** mit interpolierten interpolierten Reibungswerten zu speichern ** Rechtsklick ** auf das qgismesh-Selafin-Objekt ** > Eigenschaften > gehen Sie auf die Registerkarte Meta-Daten und geben Sie einen neuen Name ein, z. B. qgismesh-friction. Als nächstes markieren Sie das Selafin-Objekt (z.B. qgismesh-friction) und klicken Sie auf das Symbol . Wenn die Umbenennung für den Dateinamen nicht wirksam wurde, bestätigen Sie das Ersetzen der vorhandenen Datei.

Telemac-Bindungen¶

Umsetzung in der CAS-Datei¶

Friction Keywords¶

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

Add the letter W to the graphic printouts for writing the friction coefficient to the results file:

/ 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

Startbedingungen (fakultativ)¶

Die folgenden Beschreibungen beziehen sich auf Abschnitt 4.1.3 im Telemac2d Manual.]

To speed up the simulation, this tutorial re-uses the output of the steady 2d simulation (though, re-created with a printout period of 2500 steps). This type of model initialization is also called hotstart, here, based on the steady results file r2dsteady-t15k.slf, which needs to be defined as PREVIOUS COMPUTATION FILE:

/ 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 können, muss die Datei mit flüssigen Grenzen aus der stetigen 2D-Simulation geändert werden:

• open boundaries.cli in einem text editor

• find the 5 5 5 (prescribed Q and H) upstream boundary and replace it with 4 5 5 (prescribed Q only)

• speichern und schließen boundaries.cli

• for more information, have a look at the spotlight chapter on boundary conditions

• alternativ download der angepassten borders.cli here].

Finally, comment out any initial conditions keywords in the .cas steering file, for instance:

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

Run Friction Zone Simulation¶

Make sure all required files are placed in a simulation folder (e.g., /HOME/modeling/friction-tutorial/), notably:

• die qgismesh-friction.slf mesh mit BOTTOM und BOTTOM FRICTION Informationen]

• korrigiert boundaries.cli]

• die r2dsteady-t15k.slf Results-Datei, um den Hotstart zu aktivieren]

• die steady2d-zonal-ks.cas Steering-Datei mit aktualisierten Schlüsselwörtern].

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

Als nächstes cd in den Simulationsordner und führen Sie die Simulation, möglicherweise mit dem -s Flag, um flux convergence zurückzuverfolgen:

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

Der erfolgreiche Simulationslauf wird mit so etwas beendet 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

Die erforderliche steady2d-zonal-ks.cas 2023-07-28-14h55min04s ist hier verfügbar für die Verwendung mit Anweisungen aus dem Spotlight-Kapitel unter convergence.

Arbeiten mit Friction IDs¶

Die Reibungszonen können auch über Reibungs-IDs zugewiesen werden, die dann die Einrichtung einer Zonendatei und einer Reibungsdatendatei erfordern, wie im Donau-Beispiel (HOMETEL/examples/telemac2d/donau/) dargestellt.

In the showcase of this tutorial, working with friction tables required assigning the friction IDs defined in Tab. 1 to the BOTTOM FRICTION variable of the .slf mesh. The according files can be downloaded from our repositories:

• Holen Sie sich Friction-with-IDs.xyz für Interpolation in BlueKenue (see above) oder direkt

• get qgismesh-frictionIDs.slf with BOTTOM and FRIC_ID instead of BOTTOM FRICTION Strickler roughness coefficients (uses default friction ID 0).

Reibung.tbl & CAS¶

Erstellen von friction.tbl¶

Erstellen Sie eine Friktionstabellendatei mit dem Namen friction.tbl (beachten Sie diese friction.tbl template]] mit folgendem Inhalt, wobei die no-Einträge (hier beginnend in Zeile 36) dem FRIC_ID entsprechen müssen, der dem Mesh zugewiesen ist (erinnern Sie sich an Fig. 20):

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
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19
20
21
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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 friction.tbl in der CAS-Datei¶

To activate the friction data, add the following keywords to the .cas steering file, and deactivate any not-wall related 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

Save the .cas steering file.

Ausführen von Telemac mit Friction IDs¶

To run Telemac with friction IDs, make sure the above-indicated keywords are activated in the .cas steering file. The required files now embrace:

• qgismesh-frictionIDs.slf (mesh mit FRIC_ID)]

• boundaries.cli oder Hotstartbedingungen]

• r2dsteady-t15k.slfErgebnisdatei zum Aktivieren des Hotstarts]

• steady2d-zonal-ID.cas Steering-Datei aktualisierte Keywords]

• friction.tbl mit Reibungs-IDs]

Aktivieren und Ausführen von Telemac mit diesen Dateien wie gewohnt:

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

Erweiterte Friktionsroutinen¶

Modifying the FRICTION_USER Fortran subroutines is not mandatory for working with friction zones but can be useful for implementing or adapting the behavior of roughness laws. To activate a FRICTION_USER subroutine, for example, to implement the variable power equation from Ferguson (2007):

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

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

• Modify and save edits of friction_user.f.

• Sagen Sie der Steuerungsdatei (.cas), die modifizierte FRICTION USER Fortran-Datei zu verwenden, indem Sie das Schlüsselwort FORTRAN FILE : 'user_fortran' hinzufügen, wodurch Telemac2d Fortran-Dateien im /user_fortran/-Unterordner nachschlagen lässt.