1D2D-links

De koppeling tussen het 1D en 2D mesh gaat via de 1D2D links. Deze verbindingen zijn vergelijkbaar met de ‘normale’ flowlinks tussen 1D-rekenpunten en 2D-rekenpunten: de volledige stromingsvergelijking met momentum worden opgelost. De link wordt dus niet gesimuleerd met een overlaatvergelijking, zoals dit bij SOBEK gebeurde. Dit is overigens in D-HYDRO wel mogelijk door een landboundary te specificeren die de 1D2D-link kruist.

Het genereren van de linkjes met D-HyDAMO gaat met de functies links1d2d_add_links_1d_to_2d, links1d2d_add_links_2d_to_1d_embedded en links1d2d_add_links_2d_to_1d_lateral. De eerste functie probeert links te leggen vanuit de 1D rekenpunten naar de 2D cellen; de tweede en derde functie doen dat omgekeerd. Deze functies zijn in principe in combinatie te gebruiken. Voor ‘Embedded’ en “Lateral” links zou dat wel logisch zijn. Deze combinaties zijn echter nog niet grondig getest.

Hieronder geven we meer infomatie over de mogelijkheden van elk van de drie functies, en geven we fictieve voorbeelden van het gebruik ervan.

1D naar 2D

De functie links1d2d_add_links_1d_to_2dbiedt de mogelijkheid om linkjes te genereren met een maximale lengte, en op specifieke takken. De codedocumentatie licht toe hoe de functie te gebruiken.

def links1d2d_add_links_1d_to_2d(
    network: Network,
    branchids: List[str] = None,
    within: Union[Polygon, MultiPolygon] = None,
    max_length: float = np.inf,
) -> None:
    """Function to add 1d2d links to network, by generating them from 1d to 2d.
    Branchids can be specified for 1d branches that need to be linked.
    A (Multi)Polygon can be provided were links should be made.

    Args:
        network (Network): Network in which the connections are made
        branchids (List[str], optional): List of branchid's to connect. If None, all branches are connected. Defaults to None.
        within (Union[Polygon, MultiPolygon], optional): Area within which connections are made. Defaults to None.
        max_length (float, optional): Max edge length. Defaults to None.
    """

Het volgende voorbeeld licht de toepassing toe. Eerst wordt een 1d branch (rode lijn) en een 2d raster (blauw raster) gemaakt. Vervolgens worden via het optionele ‘within’ polygon (het groene gebied) 1d2d linkjes gemaakt vanaf de rekenpunten naar de dichtstbijzijnde 2d-cellen. Dat gebeurt dus alleen voor rekenpunten die binnen het groene gebied vallen. Als geen 'within' argument wordt opgegeven worden links gegenereeerd vanaf alle rekenpunten langs de rode lijn.

# generate 1d
branch = LineString([[-9, -3], [0, 4]])
branchids = mesh.mesh1d_add_branch_from_linestring(network, branch, node_distance=1)
# Generate 2d
areas = MultiPolygon([box(-8, -10, 8, -2), box(-8, 2, 8, 10)])
hole = box(-6, -6, 6, -4)
mesh.mesh2d_add_rectilinear(network, areas, dx=0.5, dy=0.5)
mesh.mesh2d_clip(network, hole)
within = box(-10, -10, 12, 10).difference(
     LineString([[-2, -10], [2, 10]]).buffer(2)
)
mesh.links1d2d_add_links_1d_to_2d(network, within=within)

2D naar 1D - embedded

De functie links1d2d_add_links_2d_to_1d_embedded biedt de mogelijkheid om van 2D naar 1D te genereren. In dit geval worden links gelegd naar cellen die het 1D-netwerk kruisen (de watergangen zijn niet uitgeknipt). Dit is vaak in het geval bij kleine watergangen. Per 2d cel wordt een link gelegd naar de 1d cel(len) die het kruist.

def links1d2d_add_links_2d_to_1d_embedded(
    network: Network,
    branchids: List[str] = None,
    within: Union[Polygon, MultiPolygon] = None,
) -> None:
    """Generates links from 2d to 1d, where the 2d mesh intersects the 1d mesh: the 'embedded' links.

    To find the intersecting cells in an efficient way, we follow we the next steps. 1) Get the
    maximum length of a face edge. 2) Buffer the branches with this length. 3) Find all face nodes
    within this buffered geometry. 4) Check for each of the corresponding faces if it crossed the
    branches.

    Args:
        network (Network): Network in which the links are made. Should contain a 1d and 2d mesh
        branchids (List[str], optional): List is branch id's for which the connections are made. Defaults to None.
        within (Union[Polygon, MultiPolygon], optional): Clipping polygon for 2d mesh that is. Defaults to None.

    """

Hetzelfde voorbeeld als bij de links van 1d naar 2d wordt hieronder gegeven voor de variant van 2d naar 1d met overlappende cellen.

2D naar 1D - laterale koppeling

De functie links1d2d_add_links_2d_to_1d_lateral biedt de eveneens de mogelijkheid om van 2D naar 1D te genereren. In dit geval wordt dit alleen gedaan bij niet-overlappende cellen. De meshes liggen naast elkaar, vaak in het geval van grotere watergangen en riviertakken. In dit geval kan niet op basis van overlap een link worden gelegd, dus wordt er gezocht naar de dichtstbijzijnde 1d cel, vanuit 2d. Om te zorgen dat alleen cellen direct naast de watergang een verbinding krijgen worden alle verbindingen die een andere 2d-cel kruisen verwijderd.

Hieronder staat hetzelfde voorbeeld als hierboven, maar nu voor 2d-naar-1d links zonder overlap. Omdat de links vanuit 2d worden gegenereerd zijn er meerdere 2d cellen verbonden met één 1d rekenpunt.

Verwijderen van links

Via onderstaande functie kunnen links die zijn aangemaakt binnen een bepaald polygon weer worden verwijderd.

1d2d links die zijn aangemaakt op een uiteinde van het netwerk moeten ook worden verwijderd omdat anders randvoorwaarden op die punten niet goed werken,. Gebruik darvoor onderstaande functie.