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DIDAMINTQ

Aus BAWiki

Basisinformationen

Programm-Name

DIDAMINTQ

Version

4.x / Dezember 2012

Beschreibung

Dezember 2012

Stichworte

Postprozessor
Integration von synoptischen 2D/3D Daten auf Profilen
Mittelwertbildung von synoptischen 2D/3D Daten auf Profilen
statische (alternative) Topografie
dynamische Topografie (Morphodynamik)
zeitvariable Systemneigung
universelles Direktzugriffs-Datenformat für Profil-Daten

Kurzbeschreibung

Das Programm DIDAMINTQ zählt zu den Postprozessoren verschiedener hydrodynamischer Verfahren (z.B. TRIM-2D, TRIM-3D, TELEMAC-2D, UNTRIM, oder UNTRIM2007). Es dient zur automatischen Integration bzw. Mittelwertbildung der entlang von Profilen vorliegenden zwei- oder dreidimensionalen Berechnungsergebnisse (synoptische Daten). Des weiteren können vektorielle und skalare Berechnungsgrößen zu (neuen) Flußgrößen verknüpft werden.

Typische Eingangsgrößen zur Berechnung querschnittsintegrierter/-gemittelter Größen sind:

  • Wasserstand,
  • Strömungsgeschwindigkeit,
  • hydrodynamischer Druck,
  • Dichte (des Wassers),
  • Salzgehalt,
  • Temperatur,
  • Schwebstoffgehalt (eine oder mehrere Fraktionen),
  • Tracerkonzentration (eine oder mehrere Fraktionen),
  • turbulente kinetische Energie,
  • verallgemeinerte turbulente Länge,
  • vertikale turbulente Viskosität,
  • vertikale turbulente Diffusivität,
  • Sinkgeschwindigkeit,
  • turbulente Scherspannung,
  • Geschiebetransport,
  • Geschiebetransportkapazität,
  • adv. Salztransport (tiefenintegriert),
  • adv. Wärmetransport (tiefenintegriert),
  • adv. Schwebstofftransport (tiefenintegriert),
  • adv. Tracertransport (tiefenintegriert),
  • zeitvariable Topografie,
  • neigungsbedingte Höhendifferenz,
  • spezifische Energie (potentiell, mechanisch, kinetisch), und
  • dynamisch wirksamer Druck.

Folgende Ergebnisse werden berechnet:

  • Eingangsgröße ist eine skalare Größe:
    • Mittelwert entlang eines Profils (z.B. mittlerer Wasserstand entlang des Profils);
    • gewichteter (mit der Wasserbedeckung) Mittelwert entlang eines Profils (z.B. mittlerer Salzgehalt).
  • Eingangsgröße ist eine vektorielle Größe:
    • Mittelwert der zum Verlauf des Profils orthogonalen Komponente (z.B. mittlere Geschwindigkeit senkrecht zum Profilverlauf);
    • Integral über das Profil (z.B. Durchfluss).
  • Eingangsgrößen sind eine skalare und eine vektorielle Größe:
    • Integral des durch die Eingangsgrößen definierten (Durch-) Flusses über das Profil (z.B. advektiver Salztransport).
  • Für die Eingangsgröße Wasserstand werden zusätzlich folgende Sondergrößen ermittelt:
    • Durchströmter Querschnitt eines Profils;
    • Benetzter Profilumfang;
    • Hydraulischer Radius.
  • Sonderbehandlung für die Eingangsgröße zeitvariable Topografie:
  • Maximale Tiefe auf einem (Quer-) Profil.

Die Verknüpfung von Eingangs- und Ausgangsgrößen kann flexibel mit Hilfe einer Konfigurationsdatei vom Typ didamintq.cfg erfolgen. Allerdings müssen für sämtliche Eingangs- und Ausgangsgrößen in jedem Fall auch gültige Definitionen in den Konfigurationsdateien der physikalischen Größen (phydef.cfg.*.dat) vorhanden sein.
Hinweis: Wenn die Eingangsdaten tiefenintegrierte Transportgrößen beinhalten, liest das Programm DIDAMINTQ die benötigten Verarbeitungsvorschriften aus der speziellen Konfigurationsdatei DidaMintQ.2D.cfg. Andernfalls verwendet es die Standarddatei DidaMintQ.cfg.
DidaMintQ kann tiefenintegrierte Transportgrößen und dreidimensionale Eingangsdaten nur getrennt von einander verarbeiten.

Zum Berechnen sinnvoller Ergebnisse müssen vom Anwender folgende Punkte (vorweg) berücksichtigt werden:

  1. Geeignete Klassifizierung der definierten Profile in Längs- und Querprofile (siehe hierzu die Angaben in den die Profile definierenden Eingangsdaten; Programme TR2LQ2, TICLQ2 oder XTRLQ2).
  2. Alle (Quer-) Profile sollten dieselbe Orientierung aufweisen (z.B. entlang eines Ästuars alle vom linken zum rechten Ufer); hierdurch ist gewährleistet, daß bei einer vergleichenden Betrachtung der Ergebnisse ein negatives oder positives Vorzeichen immer dieselbe Bedeutung hat (z.B. immer Flut- oder immer Ebbestrom).
  3. Es ist des weiteren vorteilhaft, wenn in Längsrichtung des betrachteten Systems - z.B. entlang der Fahrwasserachse - ein Längsprofil vorhanden ist. Dieses kann bei der späteren Darstellung dazu benutzt werden, die Variation der für jeden einzelnen Querschnitt integrierten Größen entlang des Gesamtsystems darzustellen.
  4. Ein Querprofil sollte nicht mehr als einen Schnittpunkt mit einem Längsprofil aufweisen.

Eingabe-Dateien

  1. Datei mit Eingabesteuerdaten (Datei des Typs didamintq.dat)
  2. Profil-Topographie (Datei des Typs profil05.bin)
  3. Berechnungsergebnisse auf Profilen (Dateien des Typs dirz.bin.r, dirz.bin.i und dirz.bin)
  4. (optional) Konfigurationsdatei für Berechnungsregeln (Datei des Typs didamintq.cfg)
    Hinweis: ist eine Datei dieses Typs nicht in dem lokalen Arbeitsverzeichnis vorhanden, so wird auf die standardmäßig in dem Verzeichnis $PROGHOME/cfg/ abgelegte Datei didamintq.cfg zurückgegriffen.

Ausgabe-Dateien

  1. modifizierte Profil-Topographie (Datei des Typs profil05.bin)
    Hinweis(e): der Name der Ausgabedatei entspricht weitestgehend demjenigen der Eingabedatei, wobei die Zeichenfolge QP. vorangestellt werden. Diese Datei entspricht weitestgehend der bei der Eingabe bereitgestellten Profil-Topographie, enthält jedoch weniger Punkte mit Daten, da die integralen/gemittelten Größen nur einem Punkt je Profil zugewiesen werden. Die restlichen Punkte des Profiles verbleiben als Punkte ohne Daten zur Darstellung der Lage und der Topographie erhalten. Eventuell werden neue Punkte eingefügt, falls Schnittpunkte zwischen Längs- und Querprofilen vorhanden sind.
  2. querschnittsintegrierte / -gemittelte Berechnungsergebnisse auf Profilen (Dateien des Typs dirz.bin.r, dirz.bin.i und dirz.bin)
    Hinweis: die Namen der Ergebnisdateien entsprechen weitestgehend den Namen der Eingabedateien, wobei allerdings jeweils die Zeichenfolge QP. vorangestellt wird.
  3. (optional) Strukturlinien und Positionen mit Text (Dateityp insel.dat)
    Hinweis: diese Datei enthält die Koordinaten der bei der Integration / Mittelung berücksichtigten Profile. Außerdem ist für jedes Profil eine Positionsbezeichnung (mit Kurzname) des sogenannten Profilhauptpunktes enthalten (diesem werden die integralen Daten zugeordnet).
  4. (optional) Bezeichnung von Geopositionen (Datei(en) des Typs geopos.dat)
    Hinweis: Diese Datei enthält für jeden sogenannten Profilhauptpunkt (siehe oben) eine Beschreibung dessen Lage. Diese Informationen können u.a. nützlich beim späteren Extrahieren von Daten ins ASCII-Format (z.B. durch das Programm XTRDATA) oder beim weiteren Analysieren der querschnittsbezogenen Daten sein (z.B. mit dem Programm TDKWF).
  5. (optional) Druckerdatei mit Informationen zum Programmablauf (Dateityp didamintq.sdr)
  6. (optional) Datei mit Testausgaben (Dateityp didamintq.trc)

Methode

Die querschnittsbezogenen Daten werden aus den für Profile vorliegenden synoptischen Eingangsdaten durch numerische Integration über den jeweiligen Profilquerschnitt berechnet. Hierbei werden die Werte als abschnittsweise konstant angenommen (sowohl in Profilrichtung als auch über die Wassertiefe). Damit ist das Ergebnis mit einem numerischen Fehler behaftet, so daß die auf diesem Wege ermittelten Ergebnisse von den exakten Werten differieren können.

Die Berechnung sinnvoller querschnittsbezogener Größen sollte in aller Regel auf echte Querprofile beschränkt bleiben. Bei der Berechnung gestattet das Programm den Ausschluß ganzer Profilklassen (Längsprofile, Querprofile) von einer Berechnung.

Für aus vektoriellen Größen abgleitete Daten gilt folgende Vorzeichen-Regel: Blickt man in Profilrichtung, so ist das Vorzeichen (z.B. für den Durchfluß) immer dann positiv, wenn der Nettodurchfluß von links nach rechts erfolgt. Bei negativem Vorzeichen ist die Durchströmungsrichtung umgekehrt, also von rechts nach links. Diese Regel kann durch Angabe von geeigneten Steuerparametern in der Datei mit den Eingabedaten übersteuert werden; man sollte hiervon aber möglichst wenig oder besser gar keinen Gebrauch machen.

Bei Vorhandensein von Längs- und Querprofilen werden bedarfsweise automatisch Schnittpunkte berechnet und in die Ausgabe-Profiltopographie eingefügt. Diese Schnittpunkte werden zu den sogenannten Profilhauptpunkten, denen die Ergebnisse der Querprofile zugewiesen werden. Hierdurch wird das Erstellen von Längsprofildarstellungen der querschnittsbezogenen Größen erheblich erleichtert.

Einzelne Profile können optional von einer Bearbeitung ausgeschlossen werden.

Vorlauf-Programme

DIDAMERGE, DIDARENAME, ENERF, PGCALC, POLWIND, TELEMAC-2D, TRIM-2D, TRIM-3D, UNTRIM, UNTRIM2007, XTRLQ2

Nachlauf-Programme

DIDAMERGE, DIDARENAME, GVIEW2D, LQ2PRO, XTRDATA, ZEITR

Weitere Informationen

Programmiersprache

Fortran90

zusätzliche Software

-

Originalversion

G. Lang

Programmpflege

G. Lang, S. Spohr

Dokumentation/Literatur

Siehe auch unter $PROGHOME/examples/DidaMintQ/. Weitere Informationen zu diesem Programm finden Sie in dem Beitrag Integration und Mittelung auf Querschnitten in Heft 4/1998 der Supercomputing News.


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