水质模型软件：MIKE SHE二次开发_（1）.MIKE SHE基础理论与应用.docx

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MIKESHE基础理论与应用

1.MIKESHE概述

MIKESHE是一款综合性的水文和水质模拟软件，由丹麦DHI（DanishHydraulicInstitute）开发。它主要用于模拟地表水和地下水的流动、水质传输和转换过程。MIKESHE可以处理从宏观流域尺度到微观土壤水分尺度的多种水文过程，包括降水、蒸发、地表径流、地下水流动、土壤水分传输等。此外，MIKESHE还能够在三维空间上模拟水质传输和转化过程，适用于河流、湖泊、湿地等各种水体类型的模拟。

1.1MIKESHE的主要功能

水文模拟：模拟降水、蒸发、地表径流、土壤水分传输和地下水流动等过程。

水质模拟：模拟水质传输和转化过程，包括溶解氧、营养盐、重金属等污染物的动态变化。

三维模拟：能够在三维空间上模拟水文和水质过程，提供更精细的模拟结果。

耦合模型：可以与其他模型（如MIKE11、MIKE21等）进行耦合，实现更复杂的模拟需求。

1.2MIKESHE的应用领域

水资源管理：评估水资源的可用性和可持续性，制定水资源管理策略。

洪水预报：模拟极端天气事件下的洪水过程，提供洪水预报和预警。

环境评估：评估人类活动对水环境的影响，如农业灌溉、工业排放等。

气候变化研究：研究气候变化对水文和水质的影响，提供科学依据。

2.MIKESHE的基本原理

2.1水文过程模拟

MIKESHE采用物理过程为基础的模拟方法，主要基于水量守恒和能量守恒原理。模型的核心方程包括：

地表水流动方程：采用浅水方程（ShallowWaterEquations）描述地表水的流动过程。

地下水流动方程：采用达西定律（Darcy’sLaw）描述地下水的流动过程。

土壤水分传输方程：采用Richards方程描述土壤水分的传输过程。

蒸发蒸腾方程：采用Penman-Monteith方程描述蒸发蒸腾过程。

2.2水质过程模拟

MIKESHE的水质模拟基于物质传输方程和反应动力学方程。主要方程包括：

物质传输方程：描述水质污染物在水体中的传输过程，采用对流-扩散方程（Convection-DiffusionEquation）。

反应动力学方程：描述水质污染物在水体中的化学反应过程，采用质量守恒原理和化学反应动力学方程。

2.3模型结构

MIKESHE的模型结构分为多个子模型，每个子模型负责模拟特定的水文或水质过程。主要子模型包括：

地表水子模型：模拟地表水的流动、蒸发和蒸腾过程。

地下水子模型：模拟地下水的流动过程。

土壤水分子模型：模拟土壤水分的传输过程。

水质子模型：模拟水质污染物的传输和转化过程。

2.4模型输入与输出

输入数据：包括气象数据、地形数据、土地利用数据、土壤参数等。

输出数据：包括水位、流量、水质浓度等。

3.MIKESHE的安装与配置

3.1安装步骤

下载安装包：从DHI官方网站下载MIKESHE的安装包。

运行安装程序：双击安装包，按照提示完成安装过程。

配置环境变量：将MIKESHE的安装路径添加到系统的环境变量中。

3.2配置文件

MIKESHE的配置文件主要用于指定模型的参数和输入数据路径。配置文件通常以.she为扩展名，内容包括：

模型参数：如时间步长、网格分辨率等。

输入数据路径：如气象数据文件、地形数据文件等。

3.3示例配置文件

以下是一个简单的MIKESHE配置文件示例：

#MIKESHEConfigurationFile

#Version:2021

#ModelParameters

[Model]

TimeStep=3600#Timestepinseconds

GridResolution=50#Gridresolutioninmeters

#InputDataPaths

[Input]

PrecipitationFile=C:\Data\Precipitation.dat

EvaporationFile=C:\Data\Evaporation.dat

TerrainFile=C:\Data\Terrain.asc

LandUseFile=C:\Data\LandUse.asc

SoilFile=C:\Data\Soil.asc

#OutputDataPaths

[Output]

WaterLevelFile=C:\Results\WaterLevel.out

FlowRateFile=C:\Results\FlowRate.out

WaterQualityFile=C:\Results\WaterQuality.out