3EWATER中干燥和淹没的参数介绍（一）

三易思创

1.    干燥和淹没介绍

河口和沿海湾包含了很多大、浅和相对平坦的区域，这些区域被较深的渠道或者小溪分隔交错。当水位较高时，整个区域被水覆盖，但随着潮汐下降，浅水区域就暴露出来，最终流到更深的渠道，干燥的潮滩可能占据总表面积的大部分。

许多河流有复合渠道，包括总是有水的主干流和一个或两个的泛洪平原。夏季时，河床被堤岸阻隔，当河流的流量增加时，水流就会淹没堤岸。因此，基于浅水方程的数值水流模拟的一个特点就是需要能准确再现潮滩的干燥和淹没。

在3EWATER的数值模型中，当网格点的水位下降，变为干燥状态时，就会在模拟区域去掉该网格点，当潮汐升高时，网格点变为淹没状态，就会在模型中重新又添加该网格点。通过这种方法来模拟干燥和淹没的过程。在本节中，我们会介绍一种算法，可以用于确定网格单元（水位点）或单元格边界（流速点）变得干燥或潮湿的时刻。

湿润和干燥算法中的关键点在于：

1.在水位点处定义底部深度的方式。

2.在流速点处的总水位的定义方式。

3.设置一个流速点或水位点干燥还是淹没的判定标准。

在下面的小节中，我们将分别讨论这三项。

3EWATER中的标准的干燥和淹没算法对模拟沿海地区，潮汐入口，河口和河流是准确且高效的。

2.    在水位点处定义底部深度的方式

3EWATER使用交错网格，用户可以在计算单元的顶点（也就是所谓的深度点）定义底部深度，或者在网格中心（也就是所谓的水位点）定义底部深度。

为了确定水位点处的总水深，需要在控制单元网格中心定义底部深度。底部深度不是统一定义的，而是通过周围四个深度点的值确定当前点的深度值，软件提供了三种方法，分别是：MAX（最大值）、MIN（最小值）、MEAN（平均值）。定义如下：

以下图为例：

在示意图中，控制单元网格的底部深度定义在网格中心，定义方法是MEAN平均值。灰色的水平面是参考平面。可以看到，此时周围的四个深度点有三个的深度都是负值，但底部深度仍然是正值。

干燥网格处的控制体积等于网格面积乘以网格中心处的水位和底部深度之间的差。对于同时计算水动力和物质输送的模型，控制体积应该为正数，因此，模型在求解连续方程和动量方程后，会对水位点进行干燥检查，如果水位点中的总水位深度为负数，就会从计算中取出连续性单元，并重复半个时间步长。如果河床底部比较陡峭，选择MEAN平均值，可能导致流速点处突然的洪水和随后由于负控制体积导致的网格干燥，增加计算时间。因此建议选择MAX最大值（默认选项）。

理解了这几个参数的意义后，在考虑干燥和淹没过程时，就可以在软件界面选择以下参数：

Ø  干燥/淹没确认位置：

Grid cell centres and faces：在网格中心（水位点）和网格表面（流速点）同时确认。

Grid cell faces only：只在网格表面（流速点）确认。

Ø  深度定义位置：

Grid cell centres：定义在网格中心。

Grid cell corners：定义在网格顶点。

Ø  网格中心深度取网格四角深度的：

MAX：最大值

MEAN：平均值

MIN：最小值

红玉

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