TRIM-2D
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Basisinformationen
Programm-Name
TRIM-2D
Version
12.x
Beschreibung
März 2003
Stichworte
numerische Simulation
Finite Differenzen Methode
zwei-dimensional, instationär, nichtlinear
Flachwassergleichungen
Tidedynamik
Advektions-Diffusions-Gleichung
Salztransport
Schwebstofftransport
Sedimentation und Erosion
Geschiebetransport (Bed Load)
mathematisches Verfahren TRIM-2D
portable SMP-Programmierung mit OpenMP
Bodenevolution als Ergebnis von Schwebstoff- und/oder Geschiebetransport
Kurzbeschreibung
Das auf der Methode der Finiten Differenzen basierende zwei-dimensionale mathematische Verfahren TRIM-2D dient der Simulation stationärer und instationärer Strömungs- und Transportprozesse in Gewässern mit freier Wasseroberfläche. Die folgenden physikalischen Prozesse werden von TRIM-2D berücksichtigt:
- Flachwassergleichungen
- lokale Beschleunigung (Massenträgheit)
- advektive Beschleunigung
- Coriolisbeschleunigung
- barotroper Druckgradient
- barokliner Druckgradient (tiefenintegriert)
- turbulente Diffusion und Strömungsdispersion
- Bodenreibung
- Impulseintrag durch den Wind
- zeitvariable Höhenlage von Sohlschwellen
- Transport von gelösten Substanzen und Schwebstoffen im Wasserkörper
- lokale Veränderung der Konzentration
- advektiver Transport durch die Strömung
- turbulente Diffusion und Strömungsdispersion
- turbulenzabhängige Sinkgeschwindigkeit von Schwebstoffen
- Austausch von suspendierten Sedimenten an der Gewässersohle
- Resuspension abgelagerter Schwebstoffe oberhalb einer kritischen Sohlschubspannung (kritische Resuspensionsspannung)
- Deposition suspendierter Schwebstoffe unterhalb einer kritischen Sohlschubspannung (kritische Depositionsspannung)
- Transport von Sedimenten an der Gewässersohle
- Geschiebetransport nach Transportkapazitätsformel (vanRIJN, BAGNOLD)
- Morphodynamik der Gewässersohle
- Netto-Erosion / -Ablagerung von Schwebstoffen;
- Netto-Erosion / -Ablagerung von Geschiebe.
Die turbulenten Diffusion sowie die Strömungsdispersion wird durch konstante Koeffizienten beschrieben.
Mit Hilfe des mathematischen Verfahrens TRIM-2D können die folgenden Größen berechnet werden:
- Wasserspiegelauslenkung der freien Oberfläche
- tiefengemittelte Strömungsgeschwindigkeit
- tiefengemittelter Salzgehalt
- tiefengemittelte Schwebstoffkonzentration
- Schwebstoffvorrat an der Gewässersohle
- Transportkapazität für Geschiebe
- Geschiebevorrat an der Gewässersohle
- Bodenschubspannungen
- Windschubspannungen
- Tiefenerosion
- zeitvariable Lage der Gewässersohle
Eine ausführliche Beschreibung ist in dem Standard Validierungs Dokument für das mathematische Verfahren TRIM-2D enthalten.
Eingabe-Dateien
- allgemeine Eingabedaten (Dateityp trim2d.dat)
- allgemeine Eingabedaten Geschiebetransport (Dateityp trim2d.bed.dat)
- Genauigkeit des Lösers (Dateityp relax.dat)
- Topographie und Indexfelder (Dateityp tr2.topo.bin.ind)
- Hydrodynamik-Randwertzeitreihen (Dateityp tr2.rbh.bin.i und Dateityp tr2.rbh.bin)
- (optional) Salzgehalts-Randwertzeitreihen (Dateityp tr2.rbs.bin.i und Dateityp tr2.rbs.bin)
- (optional) Schwebstoffgehalts-Randwertzeitreihen (Dateityp tr2.rbc.bin.i und Dateityp tr2.rbc.bin)
- (optional) Wehrhöhe-Zeitreihen (Dateityp tr2.rbw.bin.i und Dateityp tr2.rbw.bin)
- (optional) Windfeld (Dateityp tr2.met.bin.i und Dateityp tr2.met.bin)
- (optional) Beschreibung der Bodenkenngrößen (Dateityp soil.dat)
- (optional) Verteilung der Bodenkenngrößen (Dateityp tr2.soil.bin.ind)
- (optional) Anfangszustand (Dateityp tr2.result)
- TR2first_H: Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle
- TR2first_S: Salzgehalt
- TR2first_C: Schwebstoffgehalt
- TR2first_B: Schwebstoffvorrat an der Sohle
- TR2first_L: Geschiebefracht, Geschiebevorrat an der Sohle
- TR2first_H: Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle
- (optional) Profil-Topographie (Dateityp profil05.bin)
Ausgabe-Dateien
- Systemzustand am Ende der Berechnung (Dateityp tr2.result)
- TR2last_H: Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle
- TR2last_S: Salzgehalt
- TR2last_C: Schwebstoffgehalt
- TR2last_B: Schwebstoffvorrat an der Sohle
- TR2last_L: Geschiebefracht, Geschiebevorrat an der Sohle
- TR2last_A: optionale Größen (z.B. Windschubspannungen, Bodenschubspannungen)
- TR2last_H: Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle
- (optional, bei morphodynamischer Simulation) Endzustand der Topographie und Indexfelder (Dateityp tr2.topo.bin.ind)
- (optional) Dateien mit Berechnungsergebnissen (Dateityp tr2.result)
- (optional) Zeitserien der Berechnungsergebnisse an Sonderknoten (Dateityp knoerg.bin)
- (optional) Berechnungsergebnisse auf Profilen (Dateien des Typs dirz.bin.r, dirz.bin.i und dirz.bin)
- (optional) Sicherung des Systemzustands in regelmäßigen Zeitabständen (Dateityp tr2.result)
- TR2save_H: Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle
- TR2save_S: Salzgehalt
- TR2save_C: Schwebstoffgehalt
- TR2save_B: Schwebstoffvorrat an der Sohle
- TR2save_L: Geschiebefracht, Geschiebevorrat an der Sohle
- TR2save_A: optionale Größen (z.B. Windschubspannungen, Bodenschubspannungen)
- TR2save_H: Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle
- Druckerdatei mit Informationen über die wesentlichen Parameter sowie den Programmablauf (Dateityp trim2d.echo)
- (optional) Datei mit Testausgaben (Dateityp trim2d.trc)
Methode
Siehe hierzu die ausführlichen Informationen in dem Standard Validierungs Dokument.
Vorlauf-Programme
FD2MET, MKRDAT, TR2LQ2, TR2VOR, TR2RND
Nachlauf-Programme
DIDAMERGE, DIDAMINTQ, DIDARENAME, DIDASPLIT, ENERF, GVIEW2D, LQ2PRO, PGCALC, TIDKEN, TR2APP, TR2ASCII, TR2DIDA, TR2GEOM, TR2KACHEL, TR2MODATE, TRIMKACH, TRVZR, VVIEW2D, VTDK, XTRDATA, ZEITR
Weitere Informationen
Programmiersprache
Fortran90
zusätzliche Software
-
Originalversion
V. Casulli, R. T. Cheng,G. Lang, E. Rudolph
Programmpflege
Dokumentation/Literatur
$PROGHOME/examples/trim2d/, Standard Validierungs Dokument, Allgemeine Informationen: Numerische Methoden für Strömungen, Stoff- und Wärmetransport.
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