[發(fā)明專利]一種河網(wǎng)模型計算的方法和系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410124364.0
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103853934A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡昌偉;劉舒
• 申請（專利權(quán)）人: 劉舒
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京馳納智財知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11367
• 代理人: 湯才祥;王志剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及河網(wǎng)模型計算領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的水位模擬計算軟件，包括英國ISIS商業(yè)軟件平臺，都存在著不能夠計算幾何上任意復(fù)雜的河網(wǎng)結(jié)構(gòu)，包括任意內(nèi)部環(huán)狀回路的拓撲連接在內(nèi)、不能反映感潮河段與環(huán)狀河道內(nèi)的往復(fù)流、不能夠很好地處理干床和干濕交替的情況、不能夠處理攔河閘門、對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的容錯能力較差，不可處理隨意斷面形狀、穩(wěn)定性與速度較差、擴充性較差等問題。

這造成需要建設(shè)河邊建筑以及河面設(shè)施的建筑商無法模擬自己將要建設(shè)的設(shè)施在任意實際河流周邊存在時，這些建筑設(shè)施與相應(yīng)河道的水位邊界、水位流量之間的關(guān)系，并通過多次模擬，分析出在什么位置進行施工能達到施工阻力最小，受河流運動影響最小，受河流運動造成的侵害腐蝕最小，受極端河流情況造成損害最小的效果，因此無法科學(xué)準(zhǔn)確的分析任意河流周邊工程建筑的可行性并規(guī)劃最合理的建筑位置。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的種種問題和不足，本發(fā)明提供一種河網(wǎng)模型計算的方法，該方法中運用到了連續(xù)方程變換、圣維南方程結(jié)合有限差分法、基于計算機圖論的網(wǎng)狀拓撲運算，其特征在于，依次包括以下步驟：

A.確定該方法所能處理的對象；

B.設(shè)定用于計算的方程；

C.設(shè)定解所述方程的方法；

D.計算模擬水位數(shù)據(jù)；

E.選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

F.選擇相應(yīng)的存儲結(jié)構(gòu)存儲結(jié)果。

優(yōu)選的是，步驟A中所述對象包括河道外的水體和降雨邊界；河道內(nèi)的斷面、橫斷閘、側(cè)向閘門、側(cè)向入流、排水口、取水口、流量邊界、水位邊界、水位流量關(guān)系、自流邊界、潮位邊界、水文邊界、水庫邊界、增強的水位流量關(guān)系邊界。

進一步優(yōu)選的是，所述自然邊界是基于邊界處為某比降的均勻流的設(shè)定進行計算，其流量計算采用曼寧公式。

進一步優(yōu)選的是，所述潮位邊界通過設(shè)定潮水的關(guān)鍵參數(shù)而直接自動算出潮位線供計算使用。

進一步優(yōu)選的是，所述水文邊界是通過給定面積、下滲、雨強等參數(shù)后，通過簡化的水文計算給出邊界處的大概流量。

進一步優(yōu)選的是，所述水庫邊界是通過設(shè)定工程參數(shù)和水庫調(diào)度規(guī)則后，模型自動估算下泄流量以納入計算。

進一步優(yōu)選的是，步驟C中所述方法采用顯格式算法。

進一步優(yōu)選的是，步驟C中所述方法中的連續(xù)方程積分變換采用LAX格式的積分形式，對流量和水位變量采取在斷面上布置流量斷面中間布置水位的方式，通過差分法求得流量后，采用有限體積法對連續(xù)方程進行處理求解水位。

進一步優(yōu)選的是，步驟D中所述計算模擬水位數(shù)據(jù)是通過融合了所述對圣維南方程結(jié)合有限差分法與有限體積法的半隱式數(shù)值求解以及所述基于計算機圖論的網(wǎng)狀拓撲運算進行計算的。

進一步優(yōu)選的是，步驟E中所述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選用圖。

進一步優(yōu)選的是，步驟F中所述的存儲結(jié)構(gòu)采用鄰接鏈表。

本發(fā)明還提供一種河網(wǎng)模型計算的系統(tǒng)，該方法中運用到了連續(xù)方程變換、圣維南方程結(jié)合有限差分法、基于計算機圖論的網(wǎng)狀拓撲運算，其特征在于，包括以下模塊：

模塊a，確定該方法所能處理的對象；

模塊b，設(shè)定用于計算的方程；

模塊c，設(shè)定解所述方程的方法；

模塊d，計算模擬水位數(shù)據(jù)；

模塊e，選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

模塊f，選擇相應(yīng)的存儲結(jié)構(gòu)存儲結(jié)果。

優(yōu)選的是，模塊a中所述對象包括河道外的水體和降雨邊界；河道內(nèi)的斷面、橫斷閘、側(cè)向閘門、側(cè)向入流、排水口、取水口、流量邊界、水位邊界、水位流量關(guān)系、自流邊界、潮位邊界、水文邊界、水庫邊界、增強的水位流量關(guān)系邊界。

進一步優(yōu)選的是，所述自然邊界是基于邊界處為某比降的均勻流的設(shè)定進行計算，其流量計算采用曼寧公式。

進一步優(yōu)選的是，所述潮位邊界通過設(shè)定潮水的關(guān)鍵參數(shù)而直接自動算出潮位線供計算使用。

進一步優(yōu)選的是，所述水文邊界是通過給定面積、下滲、雨強等參數(shù)后，通過簡化的水文計算給出邊界處的大概流量。

進一步優(yōu)選的是，所述水庫邊界是通過設(shè)定工程參數(shù)和水庫調(diào)度規(guī)則后，模型自動估算下泄流量以納入計算。

進一步優(yōu)選的是，模塊c中所述方法采用顯格式算法。

進一步優(yōu)選的是，模塊c中所述方法中的連續(xù)方程積分變換采用LAX格式的積分形式，對流量和水位變量采取在斷面上布置流量斷面中間布置水位的方式，通過差分法求得流量后，采用有限體積法對連續(xù)方程進行處理求解水位。