Delft3D应用教程合集

Delft3D是由荷兰Delft大学WL Delft Hydraulics开发的一套功能强大的软件包，主要应用于自由地表水环境。该软件具有灵活的框架，能够模拟二维和三维的水流、波浪、水质、生态、泥沙输移及床底地貌，以及各个过程之间的相互作用。它是国际上最为先进的水动力一水质模型之一。Delft3D系统在国际上应用的十分广泛，如荷兰、波兰、德国、澳大利亚、美国等，尤其是美国己经有很长的应用历史。中国香港地区从70年代中期开始使用Delft3D系统，已经成为香港环境署的标准产品。Delft3D从80年代中期开始在中国大陆也有越来越多的应用，如长江口、杭州湾、渤海湾、太湖、滇池。

Delft3D是世界上最为先进的完全的3维水动力－水质模型系统，尤其独一无二地支持曲面格式。

①基于Delft3D模型的标量输运、波浪、拉格朗日粒子及溢油模型实践技术应用

标量输运，风浪、粒子漂移和溢油事故都是水动力模型中常见的模拟类型，虽然它们都是基于水动力的模拟结果之上，但是又与水动力模拟有着不同的理论和参数，这些因素使标量输运，波浪，拉格朗日和溢油的模拟更为困难。

专题一：水动力模型与水龄计算

1.水动力与标量输运理论

2.应用QGIS处理边界

3.正交曲线网格的划分

4.地形等要素的插值

5.水动力模型的边界条件设置

6.例1：滆湖水动力模型

7.例2：水龄及一级降解示踪剂的计算

专题二：波浪模型

1.波浪理论

2.波浪模型的操作

3.波浪模型的参数选择

4.波浪模型后处理

5.例3：有无波浪情况下滆湖水动力模型的区别

专题三：拉格朗日粒子模型

1.拉格朗日粒子模型理论

2.拉格朗日粒子法的适用情况

3.拉格朗日粒子法的参数

4.波浪模型后处理

5.例4：西巢湖藻类漂移模拟及防藻堤的设置

专题四：溢油模型

1.溢油模型与拉格朗日粒子模型的区别

2.溢油模型参数选择

3.例5：广东某码头溢油事故模拟

4.例6：波浪影响下的油膜扩展

②Delft3D建模、水动力模拟方法及在地表水环境影响评价中的实践技术应用

以地表水数值模拟软件Delft3D 4.03.00操作为主要授课内容，在教学中强调地表水水动力建模、基础资料的获取、边界条件设定、模型率定和验证、数据分析和处理等关键环节。通过对案例模型的实操强化培训，不仅使学员掌握地表水数值模拟软件Delft3D 4.03.00的全过程实际操作技术的基本技能，而且可以深刻理解模拟过程中的关键环节，以解决实际问题能力。为满足环评从业人员进一步加强地表水/海洋数值模拟以解决《环境影响评价技术导则－地表水环境》（HJ 2.3-2018）实施过程中的困难

目标

1.掌握Delft3D的建模流程，包括基础数据的准备、计算网格的制作、模型的调试与率定、计算结果的处理等，熟悉软件的基本操作。
2.熟悉Delft3D网格生成模块RGFGRID，地形插值模块QUICKIN，水流和污染物对流扩散模块FLOW(内含对流扩散模块)、溢油模块PART，后处理模块GPP和QUICKPLOT，掌握DELFT3D在模拟地表水/海洋水体流动、污染物对流扩散、质点运移和溢油漂移模块的应用过程。
3.掌握Delft3D模型输出数据的处理，相关图件的编制和模拟结果的可视化展示。
4.能够利用Delft3D数值模型进行工程实施前后水位、流场、冲淤等的变化预测。
5.领会最新地表水环境影响评价导则（HJ 2.3-2018），掌握地表水环评报告的撰写提纲和撰写要点。
6.通过手把手的5个实例操作指导和面对面讨论交流，使学员能够全流程掌握数值模拟方法，并能够对模拟中出现的问题进行快速诊断处理。

任博士，长期从事地表水数值模拟研究与实践工作，具有资深的技术底蕴和专业背景。

Delft3D计算网格构建

Delft3D水动力数值模拟

Delft3D污染物对流扩散数值模拟

一、Delft3D软件介绍及建模原理和步骤

对常见的地表水数值模型进行介绍，学习Delft3D软件的构成、界面内容，了解地表水数值模型的建模步骤：

1.1地表水数值模拟常用软件介绍

1.2 Delft3D软件界面介绍

1.3 Delft3D数值模拟原理

1.4 Delft3D数值模拟的建模步骤

1.5 Delft3D数值模拟基础资料准备

二、掌握Delft3D各模块的基本原理，以及在模型中的操作流程、实例练习模型

结合具体案例对Delft3D在地表水环境影响预测的应用过程进行详细讲解。

2.1各个模块的相关界面和数据录入操作介绍

2.2 岸线绘制与导入

2.3计算网格的制作

2.4 练习水下地形资料的数字化与基准面的统一

2.5 依据讲解内容，练习构建Delft3D数值模型，学会模拟流场、各种源汇项、边界条件的添加以及模型的识别和验证

2.6根据模拟结果，掌握Delft3D模型输出数据的处理，相关图件的编制和模拟结果的可视化展示

三、Delft3D数值模拟溶质运移模型建立

对于实际项目，学习如何建立Delft3D数学模型，练习模型的各种参数和源汇项输入，进行水流和污染物对流扩散模拟。

3.1建立数学模型（对流扩散方程）

3.2练习模型的各种参数和源汇项输入，进行水流和污染物对流扩散模拟

3.3初始稀释度计算

初始稀释度是指污水由扩散器排出后，在出口动量和浮力作用下与环境水体混合并被稀释，在出口动量和浮力作用基本完结时污水被稀释的倍数。

3.4污染物响应系数与最大允许排放量计算

入海排污口在规定的环境水质目标下所能允许排放的最大污染物量，一般可以通过限制混合区范围来确定。对于重点海域和敏感海域,划定污水海洋处置工程污染物的混合区时还需要考虑排放点所在海域的水流交换条件、海洋水生生态等。

3.5项目实施的环境正效益计算

项目实施前后，由于提标或者纳污管网的完善，而产生的环境正效益。

3.6统计污染物影响面积

四、工程实施前后水文情势、流场、冲淤的变化

4.1学习如何利用数值模型预测工程实施后水文情势的变化

根据《环境影响评价技术导则地表水环境》（HJ 2.3－2018），水文要素影响型建设项目评价因子，应根据建设项目对地表水体水文要素影响的特征确定，主要评价因子为：水面面积、水量、水温、径流过程、水位、水深、流速、水面宽、冲淤变化等。

五、地表水环境风险预测

主要针对风险导则中，危化品泄漏（可溶性化学物质，酸碱性物质等）、燃油泄漏入水引起的环境污染影响。

5.1危化品泄漏

普通可溶性危化品可采用对流扩散方程进行预测计算，对于酸碱性物质如硫酸、盐酸等，则需要换算成[H+]离子浓度后进行计算。

5.2 溢油风险预测

Delft3D-PART溢油模块可以计算油的输移、扩展、蒸发和分散过程，采用“油粒子”方法（即把溢油分成许多离散的小油滴）来模拟溢油在水体中的漂移扩散过程，包括平流过程和扩散过程，水上溢油主要考虑漂移扩散行为，涉及溢油发生时的初期扩散、在风和水流作用下的漂移、岸线附着等一系列过程。

课程将结合环评风险导则，考虑不同气象条件、溢油发生时刻和环境敏感目标等因素制定风险溢油计算方案，统计油膜扫水面积，油膜漂移到环境敏感目标的时间，水面残余油量以及水体中石油类浓度等。

5.3建模经验分享

模型发散和调试经验分享

检测流场的合理性
边界条件是否正确
调整时间步长
适当增大涡粘系数
改变局部糙率
边界流场不合理
水/潮位不符合实测（过程曲线和相位）

流量/潮流不符合实测（过程曲线和相位）

六、地表水环境影响评价导则解读

针对地表水环境影响评价的新导则进行解读，并对报告的撰写思路，数据资料的获取等问题进行介绍

6.1地表水评价等级判定、评价范围、评价时期和评价因子确定

6.2地表水环境影响评价报告编写思路

七、经验交流会

③Delft3D水动力-富营养化模型实践技术高级应用

湖泊富营养化等水质问题严重威胁我国经济社会的发展，也是水环境和水生态领域科研热点之一。水环境模型是制定湖泊富营养化控制对策，预测湖泊水环境发展轨迹的重要工具，在环境影响评价、排污口论证等方面也有着广泛的应用。荷兰Delft研究所开发的Delft3D模型是世界上最先进的水动力－富营养化模型之一，能够运用于河网、浅水湖泊、深水水库以及近岸海洋等多种水体的水动力和水环境问题的研究中；同时，Delft3D具备从网格构建、水动力计算、波浪模块、富营养化、沉积物污染、拉格朗日粒子以及后处理展示等完整的水环境模型构建方案，更为难得的是Delft3D的各模块已经开源，使用者不需要花费任何财力即可使用。目前，Delft3D模型使用的阻碍主要是其复杂的模型构建方法，需要有长期使用经验才能够较好的将其应用于各种问题中。有鉴于此，邀请长期使用Delft3D富营养化模型的资深专家，讲解Delft3D水动力－富营养化模型的应用。

目标

（1）了解Delft3D水动力－富营养化模型的基本原理；
（2）掌握Delft3D模型正价曲线网格和边界条件构建方法；
（3）掌握Delft3D模型水动力及波浪模块使用方法；
（4）掌握Delft3D模型富营养化模块的特点及使用；
（5）通过理论知识学习与上机实践操作，让学员具备构建水动力－水环境模型的能力，实现科研和生产实践目的；

汪老师（副教授），主讲专家来自中国科学院及重点高校资深专家，长期从事水环境和富营养化模型方面的研究和教学工作，以发表了多篇论文，拥有丰富的科研及实践经验。

1、Delft3D水动力－富营养化模型的基本原理

水动力数值模型的基本原理

水动力－水环境数值模型的求解

Delft3D水动力－富营养化模型的特点

2、构建Delft3D模型的基本流程

Delft3D软件的编译和安装

Delft3D模型构建的基本流程

3、构建Delft3D水动力模型的网格

Delft3D模型边界线文件格式

QGIS构建边界线文件的方法

Delft3D正交曲线网格的构建及优化

4、Delft3D水动力模型的运行和后处理

Delft3D水动力模型边界条件的处理

Delft3D水动力模型的运行及湍流模型

模型参数的率定

模型的后处理

5.Delft3D富营养化模型初步（一）

建立湖泊富营养化模型的要点

Delft3D富营养化模型的构建

水动力－富营养化模型的耦合

6.Delft3D富营养化模型初步（二）

碳、氮、磷、氧循环的模拟

藻类生长的模拟

水环境模型的后处理

7.Delft3D富营养化模型进阶（一）

波浪模型与水动力－富营养化模型的耦合

沉积物模型与富营养化模型的耦合

大肠杆菌等细菌的模拟

8.Delft3D富营养化模型进阶（二）

参数敏感性分析方法

参数优化方法

我们还需要什么？

答疑