1、 2007版 MIKE BASIN 水资源软件完整实例培训教程 2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程2007版 MIKE BASIN 水资源软件完整实例培训教程 目 录1 MIKE BASIN 模型基本搭建11.1 DEM 建立模型11.2运用Shapefile图层生成流域.61.3添加用水户 91.4用水户分配规则 .111.5分流节点设置 .122 模型高级设置.142.1添加水库 .142.2水力发电模拟 .162.3河流设置及演算 .172.4地下水的应用 .193 其他模型功能介绍 .213.1 NAM降雨-径流模拟 213.2 如何使用Temporal Ana
2、lyst253.2.1 Gapfilling（数据插补） .283.2.2 Double Mass Analysis（双累积曲线分析） .293.2.3 Combine（合并） 303.2.4 Evaluate to Scalar .323.2.5 Gap Fill（插补） .353.3 宏语言编程.363.3.1 Macro 372007版 MIKE BASIN 水资源软件完整实例培训教程 3.3.2 excel_macro1 .413.4 优化.454 补充部分.484.1伪DEM484.2 创建水质模型.504.2.1创建水动力模型504.2.2 在模型中添加一个用水户 .554.2.3
3、在模型中加入水质模型574.3使用Load Calculator估算污染物负荷604.3.1根据城市污染源计算污染物负荷604.3.2 根据工业污染源计算污染物负荷 .634.3.3根据农业污染源计算污染物负荷654.3.4包含 “Distance Specific Decay”684.3.5其它设置752007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -1-1 MIKE BASIN 模型基本搭建1.1 DEM 建立模型1. 从 windows 程序管理器中运行 MIKE BASIN 开始 程序 -DHI 软件 -MIKE BASIN 在 ArcGIS 的开始窗口中可能会提示你指定一
4、个新地图。点击 OK 然后找到 MIKE BASIN 工具栏。在 MIKE BASIN 菜单中点击开始一个新项目这一栏。将出现一个新的对话框，查看选项并选择 Start a new project with a new database.即可开始一个拥有新数据库的新项目。点击OK。2 创建一个新的地理数据库进入（或浏览）您先前创建的目录。输入数据库名称，或者保留预设的“ProjectData.mdb”。点击保存。在 MIKE BASIN Options 对话框中点击 OK。3 加入一个 DEM 层作为背景图像在背景中加入一个图像，能容易地让您对研究区域内的河流进行数字化。浏览您下载的练习数据并
5、将以下DEM 文件添加到你的地图：Capefeardem新的地图层会出现在 ArcGIS浏览器中。确认它显示出来 （选择该图层左边的框）。在当前区域范围内图像可能无法看到。可直接点击 capefeardem 层， 然后选择 “Zoom To Layer”（缩放至该层）。在图层显示之后，您可用缩放按钮 推近观察。或者使用放大工具 。（如果这些工具没出现，请从主菜单中选择 View-Toolbars-Tools）。Press the button on the ArcMap standard toolbar.2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -2-4 在工具栏中的 MIK
6、E BASIN 菜单中选择“Process DEM”出现一个流域描述菜单。注意DEM 文件已自动加载，可直接用于处理。接着必需先计算水流向。点击“计算水流向”（“Calculate Flow Direction” ）按钮。依据计算机的运行速度，计算一般需要耗费几秒种。运行结束后 ArcGIS浏览器中将添加一个新的 （流向）图层。您不需要查看该层。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -3-5 描述河流此时在工具栏中有两个工具被激活了。接着在DEM中探查您感兴趣的河流水流路线。点击“追踪河流”（“Trace River”） 工具。然后点击模型中所含的河流上游端点。此 DEM
7、提供的地貌信息非常详细，所以整个河网在 DEM中清晰可见。利用先前计算的流向网格，电脑从您点击的地方开始自动追踪河流下游的流径。如果您认为追踪结果不合理，可按键盘上的“删除”“delete” 键，删除上一次追踪的河流。请记住您此时处于编辑模式。结果需如向右图所示：6 在河网中加入流域节点(流域出口节点)请注意：河流节点在每个河段上下游会自动添加。在河流上指定流域节点 ，以此描述流域情况。节点代表流域的入流点或出口。在描述流域时，计算机从节点的各个方向追踪上游河流，运用流向网格来确定流向这个点的区域。注意：通过点击河流节点上的流域节点，您也可以替换河流节点。每次流域节点被加入模型后，会暂时出现形
8、似“香肠”的流域。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -4-7 创建流域运用工具栏上的“描述流域”（“Delineate catchments”） 创建真正的子流域。结果需如右图示：8 添加其它要素，运行模型添加各流域的径流时间序列，运行此模型。右击集水区或选择 MB 属性工具（见图）并点击集水区，将出现一个属性对话框。（注：如果出现了一个不同的属性对话框，这是因为你选择了临近的一个要素。可以放大局部区域以便选择你所需要的）你可为集水区命名。集水区类型是可选的（例如用于区分不同用户定义的要素类型）。在指定面积项中为每个集水区设定面积为2000 km2（两条支流输入 10
9、00 km2）。（输入的集水区面积并不需要与集水区大小成比例）。当为第一个集水区输入径流数据时，点击“new”按钮。当提示输入文件名时输入“runoff”。系统将自动生成和保存格式正确的时间序列文件，比如“runoff.dfs0”（该时间序列将在下一步被系统检查）。当我们为下一个集水区输入径流数据时，只需要从下拉菜单中选择“runoff.dfs0”时间序列。注意此时的时间序列为径流模数数据，因此对于不同的集水区并不需要我们修改时间序列（假定它们的水文特性相同）。9 查看和编辑时间序列输入和输出的时间序列可以被查看和编辑。将在以下的练习中介绍。为了查看径流时间序列，在集水区属性对话框中点击“Pl
10、ot/Edit”按钮，时间序列曲线将出现在屏幕的底部。注意时间序列包含 81 年 1 月 1日到 82 年 1 月 1日的数据，单位为 1 l/s/km2。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -5-保持默认值不做改动，关闭窗口。现在，我们在径流模数对话框中点击“OK”，完成集水区的属性输入。10 模拟运行完成了所有输入之后，现在你能模拟河网水流了。从 Mike Basin 菜单中选择“Run Mike Basin Simulation”。Simulation 对话框将弹出:将开始和结束时间设定为 1980-01-01和 1981-01-01。确保已选中“Associat
11、e with features in map”，输入“sim1”作为模拟描述名。其它选项保持不变。点击“Run”开始模拟，这时将出现一个进度条，显示模拟进行到哪个阶段，当模拟完成时，进度条关闭。11 在时间序列管理器中分析结果当模拟完成时，在 ArcGIS 浏览器中选择“TimeSeires”标签。数据库中所有的时间序列会显示在这个标签中。时间序列可能被储存在数据库或外部文件中。Mike Basin 时间序列一般被储存在外部*.dfs0文件中，因为这是一个有效的储存方式。打开“ProjectData”项，然后“MIKE BASIN Simulation sim1”时间序列组（如果看不到，右击“
12、ProjectData”，选择“Refresh”）注意，当你点击任意结果时间序列，相应的要素将在地图上闪烁。你也能通过右击所要查看的图形要素，从关联菜单中选择“Time Series”来访问这些结果时间序列。此时将打开一个对话框，该对话框列出了所有与此要素相关的时间序列。点击结果时间序列，选择“Plot/Edit”。一旦你绘制了一个时间序列你便能增加另一个时间序列，点击“Add To Plot”。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -6-试着检查河段的“Flow”时间序列。你能注意到交汇点以下的流量是两个支流流量的和（在同一图中绘制，进行比较）。你也能注意到模拟过程中流
13、量并没有改变，这是因为输入的径流时间序列是一个常量在文件菜单中，选择“Save”1.2运用Shapefile图层生成流域1 点击工具条中的添加按钮,弹出添加数据框。分别选中“Shapefile生成流域”文件夹中的两个图层，并分别添加到 MIKE BASIN 中。2. 在右上角出现图层。使用放大按钮，将此区域放大。点 MIKE BASIN 菜单中的 Copy Branch Shapes.弹出的对话框中，选择 All Shapes。按 Copy。生成了河流。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -7-不过我们注意到此河流流向与下游子流域的流向相反。则我们将在 Editor 工
14、具条的下拉菜单中选择 Stop Editing.在弹出的对话框中选择不保存所做的修改。并重新再此选择 MIKE BASIN菜单中的 Copy Branch Shapes.弹出的对话框中，选择All Shapes。这次选择了 Flip Direction（反向流向），按 Copy。生成了河流。此时的河流流向与下游一致。选择 Stop Editing。保存所做的修改。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -8-显示Polygon_exercise图层。在 Editor菜单中选择 Start Editing。选择数据库Personal Geodatabase。选择添加流域节点
15、。在Polygon_exercise 图层和新添加河道的下游相交交点出点击。此时将会出现一个子流域，默认的细长型。选择MIKE BASIN 菜单中的 Copy Catchment Shapes并选择 Polygon_ exercise 图层中的多边形。在点击 Select branch to assign shape to:右边的箭头后，选择在流域节点以上并且在多边形范围内的那一段新添加河道。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -9-则我们可以看到新添加的子流域与现有的shapefile 图层一致。在 Editor 菜单中选择Stop Editing。并保存所做修改。将
16、新建的子流域的面积设为 10000KM2.使用Runoff.dfs0。选择 Start Editing，并在MIKE BASIN 工具条上选择添加河道按钮，将新添加的河道下游与子流域上游节点想连接。Stop Editing。点运行按钮运行模型。1.3添加用水户1 选择Start Editing，选择数据库 Personal Geodatabase。添加一个用水户节点。（不要在河流上）然后单击“Add Channel”将用水户连接到河流上。由河流节点画一个明渠连接到用水户。再画另一个明渠连接用水户和下游河流上的一个节点。你们所画的网络看起来应该象这样：停止编辑并保存。Stop Editing20
17、07版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -10-2 设定用水户属性右键单击你刚才添加的用水户，然后在下拉菜单中选择“Properties”。当添加一个用水户（需水量）时间序列时，优先权规则将自动地包括进去。因为只有一个上游节点，你不需要更改默认设置。回水规则设置是可选项可以不用包括进去。一个用水户节点可以有多个水源和多个回流点。这将在其它练习中讨论到。对于时间序列数据，按下 New 按钮并命名文件为“WaterUser1.dfs0”。然后按下 EDIT按钮，wateruser1.dfs0时间序列就显示出来。3 在时间序列显示中，将 81年 1 月 1 日 00:00:00到 8
18、1年 5 月 1日 00:00:00 的时间段中的数据修改为3 m3/s。在序列图的 File菜单中选择“Save Data”然后关闭序列图。回到Water User Properties（用水户属性）对话框，按下“OK”。4 在Return flow rule(s)中，点按钮，弹出数据输入框，新建一个 dfs0文件。命名为Return flow。使用默认值。点 OK。5 保存设置2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -11-6 运行模型将模拟命名为“sim3”7 分析用水户的结果文件右键点击用水户节点，选择“Time Series”（“时间序列 “） 。你将看见与这个节
19、点相关联的全部时间序列。选择“Water Demand Deficit” （“需水量不足“）时间序列并且点击“Plot”。 然后选择“Extraction from River Node”时间序列并且点击“Add To Plot”。在结果时间序列中，你会发现用水需求并不是都能得到满足。结果中的周期性变化是 MIKE BASIN数据循环产生的结果。数据循环的意思是，如果模拟的时间段超出输入数据的时间段，那么模型会使用已有的最近一年中相同时间段的数据。在本例中，runoff.dfs0 时间序列只有1981 的数据（见练习1 中第11 步）。因此，模拟中1982 和1983 部分数据使用的是1981
20、 的数据。所有的时间序列的处理方法都采用这种方法。1.4用水户分配规则1 模型添加新的用水户，并添加 2 个新的供水渠道。2 设置用水户属性及取水优先级设定此用水户的时间序列为 Water User2，需水量为常数 3 m3/s。3 设定分配优先权a)设定优先权规则，水首先取自左边流域，而后再取自右边流域。 运行模型。b)设定需求比例规则，每个水源有相等的优先权，每个水源的取水量为总需水量的 0.5。 起一个新的模拟名称来运行模型。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -12-4 分析结果并讨论结果1）查看每个水源的水是如何分配，以及水量的不足。2）绘制从每个水源抽取的水
21、量（extraction）和缺水量（water deficit）。1.5分流节点设置1 Start Editing，使用 add river branch按钮数字化一个（假设的）分流渠，双击鼠标结束分流渠。结果看起来应该像右图：停止编辑并保存。Stop Editing。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -13-2 点击工具条上的要素属性按钮 ，然后点击新添加河道的上游节点，设置分流节点属性。点击编辑规则按钮 ，弹出输入数据框。3 这里有两种方式进行设置。我们在这里使用时间序列 Timeseries，按新建按钮，命名为Bifurcation,使用默认值，所有时刻的流量为
22、 2 m3/s 。点 OK。保存。并运行模拟。注意：分流节点只可以设置一个规则。若添加第二个规则时，则会出现右侧的错误提示。您可以尝试使用另一个选项来设置分流点规则。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -14-2 模型高级设置2.1添加水库1 把一个水库添加到河道上，并且新建一个用水户，然后从水库到用水户节点添加一条取水渠。以及回水渠。停止编辑并且保存编辑。用水户的需水量时间序列使用WaterUser1.dfs0，回水时间序列使用 Return flow.dfs0。2 设定水库的 general(通用)属性选择要素属性按钮 ，然后点击水库。或者右键点击水库节点，然后选择
23、“ Mike Basin Properties”将 reservoir type（水库类型）保留为“rule curve reservoir”。你也可以给水库取一个名称。将 initial water level（初始水位）设为 540 m.添加level volume area table（水位-库容-面积表）和 losses and gains（损失和增益）时间序列。水位-容积-面积表设定了水库的形状，并用来确定库容和蒸发面积，而损失/增益时间序列则设定了蒸发速度、降雨引起的水量增加和河床渗漏损失。创建一个 characteristic levels（特征水位）时间序列和一个 losses
24、 and gains（损失/增益）时间序列。 你可以通过绘制这些时间序列来看它们包含哪些数据，但是保留默认值，不要做任何修改。 注意，表中第一列是“height”(而不是“time”)。对话框如右图示（现在可以不按“OK”，而按Apply。）2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -15-3 设定水库操作属性水库有很多属性，在属性对话框中分成了几个标签项。 现在点击“operation“标签项(本练习不包括 water quality) 。在 operation rules表内，为每种操作规则类型增加一个合适的新规则： minimum release（最小下泄量），maxi
25、mum limit of release（最大极限下泄量），minimum operation level（最低运行水位），flood control level（防洪限制水位）。 记住为每一个操作规则创建一个时间序列。最后，为下游用水户添加优先权规则（Priority of downstream users）。 选择用水户为第一优先权。可以注意到，下游用户已经自动包括在菜单内。 只需要设定优先权顺序和规则(reduction levels 消落水位和reduction ratios消减率)。Rule vurve.dfs0。运行模型。确认正确。将水库 initial water level 改
26、为 544m.在右上角在练习 2中添加的子流域属性框中,将流域面积改为 3200 KM2。将与水库连接的用水户的时间序列改为 Water User3.dfs0。即为常数 0.5 m3/s。在 Remote flow control 对话框中，按添加按钮 ，注意选择的 Rule Type: Remote min flow requirement rule.选择新添用水户下游的子流域出口节点作为远程控制点。时间序列命名为 Remote control.dfs0。将所有数值改为 4.5 m3/s。最终，对话框应该看起来如右图这样：现在可以点击 OK。在这个练习中我们不进入第 3 个标签项来设定溢洪道
27、属性。4 运行模拟，分析结果分别查看用水库和水户节点的时间序列。如果用水户调用的水量超出水库入流水量时，在一年中的部分时段水库的库容可能会变为零的。在有余水的时候，水库则能充满。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -16-2.2水力发电模拟1 Start Editing，在水库旁添加一个水电站，并从水库到水电站添加一个取水连接渠道及回到河道的回水渠道。Stop Editing。此时，在水库属性对话框中的操作规则标签里的为下游用水户添加优先权规则（Priority of downstream users）中，需要编辑新添加的水电站属性。选择的时间序列也可以是 Rule v
28、urve.dfs0。2定义下列水力发电方案中的参数: 目标电量 Target power = 2MW 机装容量 Installed capacity = 6 MW 激活“use surplus capacity”选项。use surplus capacity=1 尾水位 Tail water level = 2 m（即默认值） 机组效率 Machine efficiency = 80 %（恒定值）2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -17-3运行模型使用日时间步长查看模型计算的发电量以及水位结果。2.3河流设置及演算1 选择一条河道，并且打开此河道的属性对话框。如右图所
29、示。在通用标签中，河道损失时间序列，命名为Reaches_FlowLossesTS.dfs0，将其中的seepage losses factor 的 13月，79月设为0.5。在河道演算标签中，选择选择马斯京根演算参数K= 60 天，x= 0.2。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -18-2 运行模型并分析结果用洪水波传递方法 wave translation 计算，使用槽蓄系数，K= 124 天（4个月）。没有波变形参数 X。注意：河道演算时必须遵循一定的标准。见右图，否则模型在默认情况下不会计算不符合标准的演算。注意：在马斯京根演算时，可能出现的关于参数设置的警告
30、信息。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -19-2.4地下水的应用1 在 MIKE BASIN 菜单中，选择 OPTION。勾选Groundwater 选项。选择 OK。在右侧所示子流域的属性对话框中的通用标签里，选择地下水为一层（single layer）。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -20-2 在地下水标签中，填入适当的参数。新建一个地下水补给时间序列，命名为 groundwater recharge.dfs0。使用默认值。3. 选择有两个基本点引水渠道的用水户节点，打开它的属性框。修改它所使用的 water user2.dfs0。
31、将 Groundwater use fraction 改为0.2。在地下水标签中，选择 Fraction of total demand。Supplying catchment中选择所选择的子流域Catchment 4。4. 运行模型。分析结果。注意：用水户取水可以不通过所在子流域，也可以从外流域取地下水。但是必须要在用水户地下水标签中设定。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -21-3 其他模型功能介绍3.1 NAM降雨-径流模拟1 选择 Time eries 时间序列标签。右击projectData 这一行。弹出快捷菜单。选择 Import Time Series/
32、Quick Import dfs0 files。2 在弹出的对话框中，找到 NAM 降雨径流文件夹，分别选择 Rainfall.dfs0，evapotrans.dfs0。导入到时间序列标签中。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -22-3 定义参数在 MIKE BASIN 菜单中进入 Rainfall-Runoff，并打开 Surface-Rootzone菜单以设置参数点选择图形要素工具 ，选中上图的子流域。然后在界面下侧的 NAM属性框的右上角，选择开始编辑按钮 。输入下面的参数:地表水参数，命名为 test_surf接下来是地下水参数: 命名为 test_GW初始条
33、件: 命名为 test_Initial最后是参数总览:2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -23-在 RainfallTS 列下，单击单元格，然后在左上角选择按钮 Select TS.,在弹出的对话框中，先选择所需要的时间序列的组，然后选择第一个时间序列点击 Open TimeSeries。类似地，选择PotentialEvaporationTS.保存所做的修改并停止编辑。先运行 NAM 模拟。点击运行模拟，定义模拟时间段:1/1/1996 12/31/1996当 NAM 运行后，可以察看到，在流域属性对话框中，径流时间序列区项中，径流时间序列已经自动添加进来了。打开一
34、个流域的时间序列，可以看到包括了.Baseflow, Interflow, Overlandflow 以及Runoff.将上述四个时间序列 PLOT在一张图上，查看结果经过 NAM 的计算：Runoff 近似地等于 Overlandflow ，Interflow ， Baseflow 三者的和。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -24-此时，打开流域属性对话框，我们可以看到，已经有一个时间序列填入到了 Runoff中再运行 MIKE BASIN，模拟节点流量。注：如果在 MIKE BASIN 工具栏/ Option, 勾选Groundwater。并且在NAM 的参数总
35、览中的 Model Type 中选择ICM-1 layer GW,则可以在流域属性框中，Groundwater 标签里的 Groundwater recharge time series 中选择已经 NAM计算出的地下水时间序列。例如右图所示test,Baseflow_Total,Catchment102007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -25-运行MIKE BASIN,将时间步长设为 1 天。3.2 如何使用Temporal Analyst本练习介绍如何使用Temporal Analyst（时间序列分析器）。在本练习中将会学到如何建立一个新工程，并导入要素和数据文件，
36、以及进行一系列的数据分析。1 由程序管理器中启动 MIKE Start -Programs -DHI Software -MIKE BASIN -MIKE BASIN2 ArcMap 的开始窗口将会提示设定一个新图层。点击 OK。而后从 ArcMap界面中启动 ArcCatalog，由 File菜单中创建一个新数据库。选择 New-Personal Geodatabase。放入所选定的文件夹中。将 shape 文件导出到 geodatabase想把哪个 shape 文件导入到 geodatabase中就在哪个文件上右击，而后选择 Export- To geodatabase (single)。
37、Output Location中填所需要添加到的数据库，并制定路径。Output Feature Class Name 中填在数据库中新添加要素的名称，可以和原有图层名一致。点击 OK。2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -26-把所有 shape图层（catchment_meter.shp，obswells.shp，precipitation.shp，streams.shp）放入数据库之后，退出ArcCatalog。3 添加新图层到 MIKE BASIN 中选择MIKE BASIN 菜单下的 New/Open Project，选择 Start a new projec
38、t with an existing daabase。之后，在弹出的对话框中选中刚新建的 Personal Geodatabase。系统会自动生成一个默认的 MIKE BASIN Project。将 shape 文件添加到Project 中。由Geodatabase 中选择刚刚新添加的四个 Feature图层文件。最后添加 rescale.shif1文件作为背景图所有添加的 shape文件应该显示在 Table of Contents 中。可以根据情况修改每个图层的显示，包括图示、颜色等，最后得到整个图形显示看起来象右图所示。在 ArcMap 标准工具条上按 添加按钮。4 使用 data lo
39、ader 导入时间序列在 Table of content上点击 Time series 标签。右击数据库层，在下拉菜单中选择 Time Series Data Loader.2007版 MIKE BASIN水资源软件完整实例培训教程 -27-会出现一个对话框，名为 Time Series Data Loader-Batch File。在该对话框中设定一个文本文件名，该文件与所要导入的时间序列数据之间有着一定的链接，其中包括将时间序列与 ArcMap图层中的要素相关联的 ID 信息。首先选择 precipitation.txt 文本文件，然后点击 next。在阅读手册中有关调用数据的相关章节前，先看一下文本文件的内容。根据右图所示设定相关参数，而后点击 Next。给要调用数据创建一个新的数据组，名为Precipitation（如右图），然后点击 Finish.在数据库下的刚才命名的组中显示了调用的数据。现在可以用同样的方法将其它数据导入进来，如地下水数据(obswell.txt)、流量数据(streams.txt)。现在已经把所有数据导入进来了，可以点击每个时间序列，检查它们是否正确地与图层要素相关联上。Sensor name field: 选择 No field.
