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TRIM-2D: Unterschied zwischen den Versionen

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Geschiebetransport (Bed Load)<br />
Geschiebetransport (Bed Load)<br />
mathematisches Verfahren TRIM-2D<br />
mathematisches Verfahren TRIM-2D<br />
portable SMP-Programmierung mit OpenMP<br />
portable SMP-Programmierung mit [http://openmp.org/wp/ OpenMP]<br />
Bodenevolution als Ergebnis von Schwebstoff- und/oder Geschiebetransport   
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.
|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:
Die folgenden physikalischen Prozesse werden von TRIM-2D berücksichtigt:


    * Flachwassergleichungen
* Flachwassergleichungen
          o lokale Beschleunigung (Massenträgheit)
:*lokale Beschleunigung (Massenträgheit)
          o advektive Beschleunigung
:*advektive Beschleunigung
          o Coriolisbeschleunigung
:*Coriolisbeschleunigung
          o barotroper Druckgradient
:*barotroper Druckgradient
          o barokliner Druckgradient (tiefenintegriert)
:*barokliner Druckgradient (tiefenintegriert)
          o turbulente Diffusion und Strömungsdispersion
:*turbulente Diffusion und Strömungsdispersion
          o Bodenreibung
:*Bodenreibung
          o Impulseintrag durch den Wind
:*Impulseintrag durch den Wind
          o zeitvariable Höhenlage von Sohlschwellen
:*zeitvariable Höhenlage von Sohlschwellen
    * Transport von gelösten Substanzen und Schwebstoffen im Wasserkörper
* Transport von gelösten Substanzen und Schwebstoffen im Wasserkörper
          o lokale Veränderung der Konzentration
:*lokale Veränderung der Konzentration
          o advektiver Transport durch die Strömung
:*advektiver Transport durch die Strömung
          o turbulente Diffusion und Strömungsdispersion
:*turbulente Diffusion und Strömungsdispersion
          o turbulenzabhängige Sinkgeschwindigkeit von Schwebstoffen
:*turbulenzabhängige Sinkgeschwindigkeit von Schwebstoffen
    * Austausch von suspendierten Sedimenten an der Gewässersohle
* Austausch von suspendierten Sedimenten an der Gewässersohle
          o Resuspension abgelagerter Schwebstoffe oberhalb einer kritischen Sohlschubspannung (kritische Resuspensionsspannung)
:*Resuspension abgelagerter Schwebstoffe oberhalb einer kritischen Sohlschubspannung (kritische Resuspensionsspannung)
          o Deposition suspendierter Schwebstoffe unterhalb einer kritischen Sohlschubspannung (kritische Depositionsspannung)
:*Deposition suspendierter Schwebstoffe unterhalb einer kritischen Sohlschubspannung (kritische Depositionsspannung)
    * Transport von Sedimenten an der Gewässersohle
* Transport von Sedimenten an der Gewässersohle
          o Geschiebetransport nach Transportkapazitätsformel (vanRIJN, BAGNOLD)
:*Geschiebetransport nach Transportkapazitätsformel (vanRIJN, BAGNOLD)
    * Morphodynamik der Gewässersohle
* Morphodynamik der Gewässersohle
          o Netto-Erosion / -Ablagerung von Schwebstoffen;
:*Netto-Erosion / -Ablagerung von Schwebstoffen;
          o Netto-Erosion / -Ablagerung von Geschiebe.  
:*Netto-Erosion / -Ablagerung von Geschiebe.  


Die turbulenten Diffusion sowie die Strömungsdispersion wird durch konstante Koeffizienten beschrieben.
Die turbulenten Diffusion sowie die Strömungsdispersion wird durch konstante Koeffizienten beschrieben.
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Mit Hilfe des mathematischen Verfahrens TRIM-2D können die folgenden Größen berechnet werden:
Mit Hilfe des mathematischen Verfahrens TRIM-2D können die folgenden Größen berechnet werden:


    * Wasserspiegelauslenkung der freien Oberfläche
* Wasserspiegelauslenkung der freien Oberfläche
    * tiefengemittelte Strömungsgeschwindigkeit
* tiefengemittelte Strömungsgeschwindigkeit
    * tiefengemittelter Salzgehalt
* tiefengemittelter Salzgehalt
    * tiefengemittelte Schwebstoffkonzentration
* tiefengemittelte Schwebstoffkonzentration
    * Schwebstoffvorrat an der Gewässersohle
* Schwebstoffvorrat an der Gewässersohle
    * Transportkapazität für Geschiebe
* Transportkapazität für Geschiebe
    * Geschiebevorrat an der Gewässersohle
* Geschiebevorrat an der Gewässersohle
    * Bodenschubspannungen
* Bodenschubspannungen
    * Windschubspannungen
* Windschubspannungen
    * Tiefenerosion
* Tiefenerosion
    * zeitvariable Lage der Gewässersohle
* zeitvariable Lage der Gewässersohle


Eine ausführliche Beschreibung ist in dem Standard Validierungs Dokument für das mathematische Verfahren TRIM-2D enthalten.  
Eine ausführliche Beschreibung ist in dem [http://www.baw.de/methoden/index.php5?title=Mathematisches_Verfahren_TRIM-2D&action=edit&redlink=1 Standard Validierungs Dokument] für das mathematische Verfahren TRIM-2D enthalten.  
|eingabedateien=   1. allgemeine Eingabedaten (Dateityp trim2d.dat)
|eingabedateien=
  2. allgemeine Eingabedaten Geschiebetransport (Dateityp trim2d.bed.dat)
# allgemeine Eingabedaten (Dateityp [[TRIM2D.DAT|trim2d.dat]])
  3. Genauigkeit des Lösers (Dateityp relax.dat)
# allgemeine Eingabedaten Geschiebetransport (Dateityp [[TRIM2D.BED.DAT|trim2d.bed.dat]])
  4. Topographie und Indexfelder (Dateityp tr2.topo.bin.ind)
# Genauigkeit des Lösers (Dateityp [[RELAX.DAT|relax.dat]])
  5. Hydrodynamik-Randwertzeitreihen (Dateityp tr2.rbh.bin.I und Dateityp tr2.rbh.bin)
# Topographie und Indexfelder (Dateityp [[TR2.TOPO.BIN.IND|tr2.topo.bin.ind]])
  6. (optional) Salzgehalts-Randwertzeitreihen (Dateityp tr2.rbs.bin.I und Dateityp tr2.rbs.bin)
# Hydrodynamik-Randwertzeitreihen (Dateityp [[TR2.RBH.BIN.I|tr2.rbh.bin.i]] und Dateityp [[TR2.RBH.BIN|tr2.rbh.bin]])
  7. (optional) Schwebstoffgehalts-Randwertzeitreihen (Dateityp tr2.rbc.bin.I und Dateityp tr2.rbc.bin)
# (optional) Salzgehalts-Randwertzeitreihen (Dateityp [[TR2.RBS.BIN.I|tr2.rbs.bin.i]] und Dateityp [[TR2.RBS.BIN|tr2.rbs.bin]])
  8. (optional) Wehrhöhe-Zeitreihen (Dateityp tr2.rbw.bin.I und Dateityp tr2.rbw.bin)
# (optional) Schwebstoffgehalts-Randwertzeitreihen (Dateityp [[TR2.RBC.BIN.I|tr2.rbc.bin.i]] und Dateityp [[TR2.RBC.BIN|tr2.rbc.bin]])
  9. (optional) Windfeld (Dateityp tr2.met.bin.I und Dateityp tr2.met.bin)
# (optional) Wehrhöhe-Zeitreihen (Dateityp [[TR2.RBW.BIN.I|tr2.rbw.bin.i]] und Dateityp [[TR2.RBW.BIN|tr2.rbw.bin]])
  10. (optional) Beschreibung der Bodenkenngrößen (Dateityp soil.dat)
# (optional) Windfeld (Dateityp [[TR2.MET.BIN.I|tr2.met.bin.i]] und Dateityp [[TR2.MET.BIN|tr2.met.bin]])
  11. (optional) Verteilung der Bodenkenngrößen (Dateityp tr2.soil.bin.ind)
# (optional) Beschreibung der Bodenkenngrößen (Dateityp [[SOIL.DAT|soil.dat]])
  12. (optional) Anfangszustand (Dateityp tr2.result)
# (optional) Verteilung der Bodenkenngrößen (Dateityp [[TR2.SOIL.BIN.IND|tr2.soil.bin.ind]])
      TR2first_H: Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle
# (optional) Anfangszustand (Dateityp [[TR2.RESULT|tr2.result]])
      TR2first_S: Salzgehalt
#:'''TR2first_H:''' Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle<br />
      TR2first_C: Schwebstoffgehalt
#:'''TR2first_S:''' Salzgehalt<br />
      TR2first_B: Schwebstoffvorrat an der Sohle
#:'''TR2first_C:''' Schwebstoffgehalt<br />
      TR2first_L: Geschiebefracht, Geschiebevorrat an der Sohle
#:'''TR2first_B:''' Schwebstoffvorrat an der Sohle<br />
  13. (optional) Profil-Topographie (Dateityp profil05.bin)
#:'''TR2first_L:''' Geschiebefracht, Geschiebevorrat an der Sohle
|ausgabedateien=   1. Systemzustand am Ende der Berechnung (Dateityp tr2.result)
# (optional) Profil-Topographie (Dateityp [[PROFIL05.BIN|profil05.bin]])
      TR2last_H: Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle
|ausgabedateien=
      TR2last_S: Salzgehalt
# Systemzustand am Ende der Berechnung (Dateityp [[TR2.RESULT|tr2.result]])
      TR2last_C: Schwebstoffgehalt
#:'''TR2last_H:''' Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle<br />
      TR2last_B: Schwebstoffvorrat an der Sohle
#:'''TR2last_S:''' Salzgehalt<br />
      TR2last_L: Geschiebefracht, Geschiebevorrat an der Sohle
#:'''TR2last_C:''' Schwebstoffgehalt<br />
      TR2last_A: optionale Größen (z.B. Windschubspannungen, Bodenschubspannungen)
#:'''TR2last_B:''' Schwebstoffvorrat an der Sohle<br />
  2. (optional, bei morphodynamischer Simulation) Endzustand der Topographie und Indexfelder (Dateityp tr2.topo.bin.ind)
#:'''TR2last_L:''' Geschiebefracht, Geschiebevorrat an der Sohle<br />
  3. (optional) Dateien mit Berechnungsergebnissen (Dateityp tr2.result)
#:'''TR2last_A:''' optionale Größen (z.B. Windschubspannungen, Bodenschubspannungen)
  4. (optional) Zeitserien der Berechnungsergebnisse an Sonderknoten (Dateityp knoerg.bin)
# (optional, bei morphodynamischer Simulation) Endzustand der Topographie und Indexfelder (Dateityp [[TR2.TOPO.BIN.IND|tr2.topo.bin.ind]])
  5. (optional) Berechnungsergebnisse auf Profilen (Dateien des Typs dirz.bin.R, dirz.bin.I und dirz.bin)
# (optional) Dateien mit Berechnungsergebnissen (Dateityp [[TR2.RESULT|tr2.result]])
  6. (optional) Sicherung des Systemzustands in regelmäßigen Zeitabständen (Dateityp tr2.result)
# (optional) Zeitserien der Berechnungsergebnisse an Sonderknoten (Dateityp [[KNOERG.BIN|knoerg.bin]])
      TR2save_H: Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle
# (optional) Berechnungsergebnisse auf Profilen (Dateien des Typs [[DIRZ.BIN.R|dirz.bin.r]], [[DIRZ.BIN.I|dirz.bin.i]] und [[DIRZ.BIN|dirz.bin]])
      TR2save_S: Salzgehalt
# (optional) Sicherung des Systemzustands in regelmäßigen Zeitabständen (Dateityp [[TR2.RESULT|tr2.result]])
      TR2save_C: Schwebstoffgehalt
#:'''TR2save_H:''' Hydrodynamik, Lage der Gewässersohle<br />
      TR2save_B: Schwebstoffvorrat an der Sohle
#:'''TR2save_S:''' Salzgehalt<br />
      TR2save_L: Geschiebefracht, Geschiebevorrat an der Sohle
#:'''TR2save_C:''' Schwebstoffgehalt<br />
  7. TR2save_A: optionale Größen (z.B. Windschubspannungen, Bodenschubspannungen) Druckerdatei mit Informationen über die wesentlichen Parameter sowie den Programmablauf (Dateityp trim2d.echo)
#:'''TR2save_B:''' Schwebstoffvorrat an der Sohle<br />
  8. (optional) Datei mit Testausgaben (Dateityp trim2d.trc)
#:'''TR2save_L:''' Geschiebefracht, Geschiebevorrat an der Sohle<br />
|methode=Siehe hierzu die ausführlichen Informationen in dem Standard Validierungs Dokument.  
#:'''TR2save_A:''' optionale Größen (z.B. Windschubspannungen, Bodenschubspannungen)<br />
|preprozessor=[[FD2MET, MKRDAT, TR2LQ2, TR2VOR, TR2RND]]
# Druckerdatei mit Informationen über die wesentlichen Parameter sowie den Programmablauf (Dateityp trim2d.echo)
|postprozessor=[[DIDAMERGE, DIDAMINTQ, DidaRename, DIDASPLIT, ENERF, GVIEW2D, LQ2PRO, PGCALC, TIDKEN, TR2APP, TR2ASCII, TR2DIDA, TR2GEOM, TR2KACHEL, TR2MODATE, TRIMKACH, TRVZR, VVIEW2D, VTDK, XTRDATA, ZEITR]]
# (optional) Datei mit Testausgaben (Dateityp trim2d.trc)
|methode=Siehe hierzu die ausführlichen Informationen in dem [http://www.baw.de/methoden/index.php5?title=Mathematisches_Verfahren_TRIM-2D&action=edit&redlink=1  Standard Validierungs Dokument].  
|preprozessor=[[FD2MET]], [[MKRDAT]], [[TR2LQ2]], [[TR2VOR]], [[TR2RND]]
|postprozessor=[[DIDAMERGE]], [[DIDAMINTQ]], [[DIDARENAME]], [[DIDASPLIT]], [[ENERF]], [[GVIEW2D]], [[LQ2PRO]], [[PGCALC]], [[TIDKEN]], [[TR2APP]], [[TR2ASCII]], [[TR2DIDA]], [[TR2GEOM]], [[TR2KACHEL]], [[TR2MODATE]], [[TRIMKACH]], [[TRVZR]], [[VVIEW2D]], [[VTDK]], [[XTRDATA]], [[ZEITR]]
|programmiersprache=Fortran90
|programmiersprache=Fortran90
|zus_software= -  
|zus_software= -  
|kontakt_original=[mailto:günther.lang@baw.de G. Lang]
|kontakt_original=[mailto:vincenzo.casulli@ing.unitn.it V. Casulli], [mailto:rtcheng@usgs.gov R. T. Cheng],[mailto:günther.lang@baw.de G. Lang], [mailto:elisabeth.rudolph@baw.de  E. Rudolph]   
|kontakt_pflege=[mailto:günther.lang@baw.de G. Lang]
|kontakt_pflege=[mailto:sim.proghome@baw.de Arbeitsgruppe SIM]
|dokumentation=$PROGHOME/examples/trim2d/,
|dokumentation=$PROGHOME/examples/trim2d/,
Standard Validierungs Dokument,
[http://www.baw.de/methoden/index.php5?title=Mathematisches_Verfahren_TRIM-2D&action=edit&redlink=1 Standard Validierungs Dokument],
Allgemeine Informationen: [http://www.baw.de/downloads/wasserbau/mathematische_verfahren/programmkennbl_de/pdf/nummeth1.pdf Numerische Methoden für Strömungen, Stoff- und Wärmetransport].  
Allgemeine Informationen: [http://www.baw.de/downloads/wasserbau/mathematische_verfahren/programmkennbl_de/pdf/nummeth1.pdf Numerische Methoden für Strömungen, Stoff- und Wärmetransport].  
}}
}}

Aktuelle Version vom 8. Dezember 2022, 13:58 Uhr

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

  1. allgemeine Eingabedaten (Dateityp trim2d.dat)
  2. allgemeine Eingabedaten Geschiebetransport (Dateityp trim2d.bed.dat)
  3. Genauigkeit des Lösers (Dateityp relax.dat)
  4. Topographie und Indexfelder (Dateityp tr2.topo.bin.ind)
  5. Hydrodynamik-Randwertzeitreihen (Dateityp tr2.rbh.bin.i und Dateityp tr2.rbh.bin)
  6. (optional) Salzgehalts-Randwertzeitreihen (Dateityp tr2.rbs.bin.i und Dateityp tr2.rbs.bin)
  7. (optional) Schwebstoffgehalts-Randwertzeitreihen (Dateityp tr2.rbc.bin.i und Dateityp tr2.rbc.bin)
  8. (optional) Wehrhöhe-Zeitreihen (Dateityp tr2.rbw.bin.i und Dateityp tr2.rbw.bin)
  9. (optional) Windfeld (Dateityp tr2.met.bin.i und Dateityp tr2.met.bin)
  10. (optional) Beschreibung der Bodenkenngrößen (Dateityp soil.dat)
  11. (optional) Verteilung der Bodenkenngrößen (Dateityp tr2.soil.bin.ind)
  12. (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
  13. (optional) Profil-Topographie (Dateityp profil05.bin)

Ausgabe-Dateien

  1. 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)
  2. (optional, bei morphodynamischer Simulation) Endzustand der Topographie und Indexfelder (Dateityp tr2.topo.bin.ind)
  3. (optional) Dateien mit Berechnungsergebnissen (Dateityp tr2.result)
  4. (optional) Zeitserien der Berechnungsergebnisse an Sonderknoten (Dateityp knoerg.bin)
  5. (optional) Berechnungsergebnisse auf Profilen (Dateien des Typs dirz.bin.r, dirz.bin.i und dirz.bin)
  6. (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)
  7. Druckerdatei mit Informationen über die wesentlichen Parameter sowie den Programmablauf (Dateityp trim2d.echo)
  8. (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

Arbeitsgruppe SIM

Dokumentation/Literatur

$PROGHOME/examples/trim2d/, Standard Validierungs Dokument, Allgemeine Informationen: Numerische Methoden für Strömungen, Stoff- und Wärmetransport.


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