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TELEMAC

Die auf diesen Seiten beschriebenen numerischen Simulationsmethoden verwenden die frei verfügbare Software open TELEMAC-MASCARET (im Folgenden TELEMAC genannt), die als Handelscode von der F&D-Gruppe der Électricité de France (EDF) gestartet wurde. Seit 2010 übernimmt das TELEMAC-MASCARET Consortium die Entwicklung (EDF R&D ist noch zutiefst beteiligt) und stellt die Software und ihren Quellcode unter einer GPLv3 License. Besuchen Sie ihre website, um mehr über TELEMAC zu erfahren.

Die Zusammenarbeit mit Debian Linux oder einem seiner Derivate (siehe Kapitel Virtual Machines (VMs) and Linux) erleichtert die Handhabung von TELEMAC, da die meisten seiner Kernalgorithmen ursprünglich auf Linux-Plattformen entwickelt wurden. Mit Linux folgen Sie dem TELEMAC installationKapitel (Berechnung für ca. 2 Stunden für die Installation).

Allgemeine Einführung und Anleitung

Die Analyse von Hydro-Umgebungen mit TELEMAC beinhaltet die Vorverarbeitung zur Abstraktion der fluvialen Landschaft, die Einrichtung von Kontrolldateien, den Betrieb eines TELEMAC-Lösers und die Nachbearbeitung. Der erste Benutzer sieht eine überwältigende Anzahl von Softwareoptionen für die Vor- und Nachbearbeitung vor. Darüber hinaus verfügt TELEMAC über eine breite Palette von Modulen für zweidimensionale (2d) und dreidimensionale (3d) Modellierung von hydromorphodynamischen Prozessen verschiedener Wasserkörper, von Bergflüssen bis Küstendeltas unter dem Einfluss von Tides. Auch können mehrere Sedimenttransporterscheinungen modelliert und mit stetigen oder unruhigen Strömungsverhältnissen gekoppelt werden. Folglich ist das Anwendungsspektrum von TELEMAC sehr breit und dieses eBook bietet Tutorials für ein fundiertes Verständnis grundlegender Elemente der Flussökosystemmodellierung. Zu diesem Zweck verfügt dieses eBook über folgende Tutorials:

The tutorials build on the user manuals provided by the TELEMAC developers at http://wiki.opentelemac.org.

Vorverarbeitung

Die Vorverarbeitung beinhaltet die Abstraktion der Flusslandschaft in ein Rechennetz (Grid) mit Randbedingungen. Für diesen Zweck können viele Software-Tools verwendet werden, z.B.:

Modell Setup und Run

Das Herzstück eines TELEMAC Modells ist die Steuerungsdatei (Steering oder CAS), die mit Fudaa PrePro eingerichtet werden kann. Das Modell-Setup wird im obigen tutorial guide für TELEMAC erläutert.

Nachbearbeitung

Artelia Eau et Environnement erstellte das PostTelemac Plugin für QGIS, das ein leistungsstarkes und komfortables Tool zur Visualisierung und Nachbearbeitung von TELEMAC-Simulationsergebnissen ist. Die Telemac2d (steady) Post-processing illustriert die Nutzung des PostTelemac QGIS Plugins (weiterlesen im TELEMAC pre-processing tutorial) um rasterKarten und andere nützliche Datenderivate vom TELEMAC-Ausgang zu erstellen.

Die TELEMAC Dateistruktur

Für jede TELEMAC-Simulation sind die folgenden Eingabedateien verpflichtend:

Es gibt viele weitere Dateien, die für jede TELEMAC-Simulation nicht rechnerisch vorgeschrieben sind, sondern für bestimmte Szenarien (z.B. unruhige Ströme) und Module (z.B. Sedimenttransport mit Gaia) wesentlich sind. Solche optional Dateien umfassen:

Wenn hydraulische Strukturen in ein Modell integriert werden, werden einige der folgenden Dateien benötigt (je nach Strukturtyp):

Darüber hinaus kann eine FORTRAN (.f)-Datei erstellt werden, um spezielle Randbedingungen, benutzerdefinierte Algorithmen oder die Verwendung von entweder Einzel- oder Doppelpräzision anzugeben.

Mehr Eingabedateien können definiert werden, um Ölverschüttungen, Schadstofftransport, Wind und Tide-Effekte zu simulieren.

Detaillierte Dateibeschreibungen

The Steering File (CAS)

Die Lenkdatei ist die Hauptsimulationsdatei mit Informationen über obligatorische Dateien (z.B. die selafin Geometrie oder die Grenze), optionale Dateien und Simulationsparameter. Die Lenkdatei kann mit einem Texteditor oder einer erweiterten Software wie Fudaa PrePro oder Blue Kenue erstellt oder bearbeitet werden.

Geometriedateien (SLF oder MED)

Die Geometriedatei im Format *.slf (selafin oder SERAFIN) enthält binäre Daten über das Netz mit seinen Knoten. Das Namensformat der Geometriedatei kann in der Lenkdatei mit:

/steering.cas
GEOMETRY FILE            : 't2d_channel.slf'
GEOMETRY FILE FORMAT     : SLF / or MED with SALOME preferably for 3D

MED-Dateien werden typischerweise mit entweder SALOME verarbeitet.

Boundary Bedingungen (CLI oder BND/BCD) und Liquid Boundary (QSL) Dateien

Die Randdatei im Format *.cli enthält Informationen über Zufluss- und Abflussknoten (Koordinaten und IDs). Die *.cli-Datei kann mit jedem Texteditor geöffnet und geändert werden, was nicht empfohlen wird, Unstimmigkeiten zu vermeiden. Verwenden Sie vorzugsweise Fudaa PrePro oder Blue Kenue zur Generierung und/oder Modifizierung von *.cli-Dateien (lesen Sie mehr unter TELEMAC pre-processing tutorial). Hier ist ein Beispiel (nur Header) für eine *.cli Randbedingungen Datei:

  2 2 2  0.000  0.000  0.000  0.000 2  0.000  0.000  0.000    101     1
  2 2 2  0.000  0.000  0.000  0.000 2  0.000  0.000  0.000    102     2
  2 2 2  0.000  0.000  0.000  0.000 2  0.000  0.000  0.000    103     3
  ...

*.bnd/*.bcd Dateien können entweder mit SALOME oder einem Texteditor erstellt und bearbeitet werden. Die folgende Blockbox zeigt, wie eine *.bnd Randdatei für eine einfache Blockgeometrie aussehen kann.

4
5 4 4 4 downstream
4 5 5 4 upstream
2 0 0 2 leftwall
2 0 0 2 rightwall

Benutzer können eine flüssige Randbedingungen-Datei (*.qsl) definieren, um zeitabhängige (unsteady) Randbedingungen (z.B. Entladung, Wassertiefe, Strömungsgeschwindigkeit oder Tracer) zu definieren. Der folgende Block zeigt ein Beispiel für eine flüssige Randbedingungen (*.qsl)-Datei:

# bc_unsteady.qsl
# Time-dependent inflow (discharge Q(2) and outflow (depth SL(1)
T           Q(1)     SL(2)
s           m3/s     m
0.            0.     5.0
500.        100.     5.0
5000.       150.     5.0

Die Randbedingungen und Flüssigkeitsgrenzdateien können in der Lenkdatei hinzugefügt werden mit:

/steering.cas
BOUNDARY CONDITIONS FILE : 'bc_channel.cli'
LIQUID BOUNDARIES FILE   : 'bc_unsteady.qsl'

Stage-Decharge (oder WSE-Q) Datei (txt - ASCII)

Definieren Sie eine Stage-Decharge-Datei, um eine Stufe zu verwenden (Wasser-Oberflächen-Elevation WSE) - Entlade-Beziehung für Randbedingungen. Solche Dateien gelten typischerweise für die stromabwärtige Begrenzung eines Modells an Kontrollabschnitten (z.B. einem freien Überlaufwehr). Der folgende Block zeigt ein Beispiel für eine Stage-Decharge (*.txt)-Datei:

# wse_Q.txt
#
Q(1)     Z(1)
m3/s     m
 50.     0.0
 60.     0.9
100.     1.5

Um eine Stage-Decharge-Datei zu verwenden, definieren Sie das folgende Schlüsselwort in der Lenkdatei:

/steering.cas
STAGE-DISCHARGE CURVES FILE : YES

Friction Data File (tbl/txt - ASCII)

Diese optionale Datei ermöglicht die Definition der unteren Reibung in Bezug auf das Rauheitsgesetz zu verwenden und zugehörige Funktionskoeffizienten.

Um Reibungsdaten zu aktivieren und zu verwenden, definieren Sie die folgenden Keywords in der Lenkdatei:

/steering.cas
FRICTION DATA            : YES
FRICTION DATA FILE       : 'friction.tbl'

Die Ergebnisse/Restart-Datei (SLF oder MED)

Eine Neustart-Datei stammt aus einer vorherigen TELEMAC-Simulation und muss zu Beginn nicht existieren. Eine gute Möglichkeit zur Visualisierung der Ergebnisse ist die PostTelemac plugin in QGIS. Neue Dateien im MED-Format werden typischerweise mit dem ParaVis-Modul unter SALOME verarbeitet.

Die Ergebnisse/Neustart-Datei kann in der Lenkdatei wie folgt definiert werden:

/steering.cas
RESULTS FILE             : 't2d_channel_output.slf'

Das Telemac2d manual (Abschnitt 4.1.3) gibt mehr Erläuterungen zur Nutzung von Ergebnissen/Neustart-Dateien (z.B. zur Beschleunigung von Simulationen).

References
  1. Hervouet, J. M., Ata, R., & Goeury, C. (2014). User manual of opensource software Telemac 2d (v7p0, p. 123) [usermanT2D]. EDF-R&D. http://www.openmascaret.org
Numerische Simulationen
Führen und überprüfen Sie eine Steady 2d Simulation
Numerische Simulationen
Vorverarbeitung