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本期为大家带来TELEMAC-MASCARET系统潮汐模拟模块的特点和验证案例。
EDF将于11月26日至11月30日与河海大学合作开展TELEMAC-MASCARET培训，详情请参考文末信息及往期文章。
关于TELEMAC-MASCARET
???TELEMAC-MASCARET是由法国电力自主开发的一款开源计算流体力学软件，主要用于研究一维二维或三维水力学模型与课题。
??作为一款开源软件，TELEMAC-MASCARET拥有成熟的并行计算模式以及强大的用户自定义开发系统，使其能够满足不同尺度和方式的研究。模拟现象包括：潮波、溃坝、洪水、风暴潮、泥沙迁移、波浪、水质、波浪能、潮流能等。它的水动力、波浪、泥沙等模块不仅可以单独计算，还可以与其模块进行双向耦合进行环境分析、安全分析。TELEMAC-MASCARET具有出色的并行能力，适用于高性能计算。
TELEMAC-MASCARET系统潮汐模拟模块的特点和验证案例
概要
???本期为大家带来TELEMAC-MASCARET系统潮汐模拟模块的特点和验证案例。
???自6.1版本以来，TELEMAC-2D用户已经能够使用谐波常数数据库来设定近大西洋或英吉利海峡内的本地模型开放边界条件。对于TELEMAC-2D和TELEMAC-3D，6.2版本允许在更广的区域上使用其他数据库设定开放边界条件参数。这些数据库包括由法国国家空间研究中心（CNES）建立的NEA（NorthEastAtlantic）atlas数据库以及俄勒冈州立大学（OSU）组织的TPXO全球潮汐解决方案数据库等。
???本文介绍了目前TELEMAC-MASCARET可用的三个潮汐谐波数据库以及TELEMAC-MASCARET为其中两个数据库（近大西洋和英吉利海峡模型+NEA地图集模型）进行的改进，并将通过谐波常数数据库设定开放边界条件得到的仿真结果与ADCP实际测量结果进行比较和校正。在与实际测量结果进行比较之后，我们发现使用潮汐谐波数据库设定开放边界条件参数并进行仿真计算可以得到较为可靠的结果。
背景介绍
???许多水利水电的研究都以潮汐的数值模拟为基础。在6.1版本之前，想要模拟潮汐的TELEMAC-MASCARET用户需要在FORTRAN子程序BORD（使用谐波常数或时间序列的数据库）中对潮汐进行建模来实现他们自己的边界条件设定与计算。除此之外他们也可以通过使用先前已经使用过的FORTRAN子程序来进行边界条件设定。这样操作的话每次模拟若需要进行一些修改则会非常繁琐。此外由于子程序的定期更新（例如BORD），参数设定也需要随之进行反复调整。
???为了解决此问题以简化潮汐处理的建模，6.1版本之后的TELEMAC系统对此进行了大规模的更新，其中包括：
???1.TELEMAC-2D可以用最自动的方式调用一些子程序来处理潮汐。这有助于简化计算，也减少了潜在可能错误的数量；?????????
????2.向TELEMAC-MASCAET用户社区免费提供常用谐波常数数据库。
????因此，从6.1版本开始，使用TELEMAC-MASCARET对一个特定日期的潮汐进行建模变得非常简单。在6.2版本中，已经能够实现在一个子程序中使用另外两个谐波常数数据库来设定和计算TELEMAC-2D和TELEMAC-3D的开放边界参数。
???本文用于测试的案例为法国西部布列塔尼地区的潮汐传播模拟，通过表现该区域的潮流潜力（潮流流量和潮汐能产）进行比较验证。
TELEMAC-MASCARET常用潮汐数据库
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来自EDFLNHE的JMJ数据库
???在此模型中，Jean-MarcJanin（JMJ）和XavierBlanchard在整个月球周期中对潮汐进行了确定性模拟以用来计算英吉利海峡和近大西洋流速场的四个谐波成分M2，S2，N2和M4。
???JMJ模型覆盖的区域包括整个欧洲大陆架，网格由29,个三角形网格构成。网格长度从靠近海岸的2公里到离岸40公里不等。该模型给出了潮汐高度和潮汐流速的两个水平分量的幅度和相位。
???下图为JMJ数据库覆盖的范围。
来自LEGOS的NEA数据库
???NEA数据库由法国国家空间研究中心资助的COMAPI项目框架中的NOVELTIS/LEGOS提供。该地图集覆盖了东北大西洋，从毛里塔尼亚一直延伸到到挪威南部。该图集给出了潮汐高度和潮汐流速的两个水平方向分量的幅度和相位。最新版本（年春季）有47种谐波成分(2MK6,2MN6,2MS6,2N2,2Q1,2SM2,2SM6,ε2,J1,K1,K2,KJ2,L2,λ2,M1,M2,M4,M6,Mf,MK3,MK4,MKS2,Mm,MN4,MO3,MP1,MS4,MSK6,MSN2,MSN6,MSqm,Mtm,μ2,N2,ν2,O1,P1,Q1,R2,ρ1,S2,S4,σ1,SK4,SN4,T2andZ0)。网格长度的大约为20-25公里，距离海岸较近的网格长度大约为4公里。
???下图为NEA数据库的范围。
来自OSU的TPXO数据库
???俄勒冈州立大学（OSU）提供一种全球潮汐解决方案数据库（称为TPXO）和几种区域和地方潮汐解决方案。例如，法国或英国海岸，大西洋（AO）和覆盖东北大西洋的欧洲大陆架（ES）数据等。该数据库具有11个谐波成分（M2，S2，N2，KX，K1，O1，P1，Q1，M4，MS4和MN4）。给出了潮汐高度和平移的幅度和相位，从中可以推导出流速的两个水平分量（通过将平移幅度除以水深）。
???下图为TPXO数据库中欧洲大陆架部分的数据。
测试案例
????这个案例是一个在法国布列塔尼的Paimpol-Bréhat候选区域的本地模型。部署了两个ADCP（多普勒流速剖面仪）来测量整个潮汐的流速（大小和方向）。这两个ADCP位于距潜在地点0.5至1.7公里处（分别为点1和点2），彼此相距约1.5公里。选取年春季（从3月底到6月底）为期3个月的潮流活动与TELEMAC模拟结果进行比较。???下图Paimpol-Bréhat地区的水深模型和ADCP部署的位置。
????这里使用来自JMJ数据库（特别是潮汐海平面）的参数进行开放边界条件参数的设定，并对Paimpol-Bréhat区域进行数值模型。
???下图比较了TELEMAC-2D模拟计算值和ADCP实际测量值（红色）水深时间序列。
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????下图比较了TELEMAC-2D模拟计算值和ADCP实际测量值（红色）速度标量（垂直方向）时间序列。
????下图比较了TELEMAC-2D模拟计算值和ADCP实际测量值（红色）速度与垂直方向的夹角时间序列。
????从上述的结果比较中可以看出，JMJ数据库都可以很好地重现模拟了潮汐。在对NEA和TPXO数据库进行测试时也得到了类似的结果，这里不再赘述。然而，在比较速度时可以看到一些差异：使用本地ES解决方案建模的速度或NEA地图集与两个ADCP位置处的ADCP测量值几乎完全匹配，而JMJ模型无法准确再现最大洪水速度和落潮速度，但是其趋势和方向和实际测量值非常匹配。
结论与展望
???本文介绍了目前TELEMAC-MASCARET可用的三个潮汐谐波数据库，并通过将谐波常数数据库设定开放边界条件得到的仿真结果与ADCP实际测量结果进行比较和验证从而证明了仿真结果的可靠性。由于潮汐谐波数据库的导入，在TELEMAC-MASCARET中构建潮汐模型变得更加简单，用户现在也能够更加自由地选择各种谐波常数数据库以设定开放边界条件。
—END—
?原文作者：
Chi-TuanPHAM(EDFRDLNHE)
FlorentLYARD(LEGOS)
TELEMAC培训信息培训对象
从事水力学研究的科研院所和高校教师、研究生、科研工作人员及相关企业工程师。
培训时间
年11月26日～11月30日。本次培训名额为30人，名额有限，报名从速。
培训地点
河海大学严恺馆
详细?
邮箱：jianshi
hhu.edu.cn
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?︱EDF能源数值平台︱???
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环境水力学?Telemac-Mascaret???
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