[發(fā)明專利]一種河流與地下水耦合模擬參數(shù)的生成方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710020821.5
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN107315847B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設計）人: 陸垂裕;王浩;戴春勝;王建華;肖偉華;張博;曹國亮;孫青言;嚴聆嘉;侯保燈;周光濤;王啟東
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院;黑龍江省水利水電勘測設計研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;安利霞

本發(fā)明提供了一種河流與地下水耦合模擬參數(shù)的生成方法及裝置，該河流與地下水耦合模擬參數(shù)的生成方法包括：獲取基于地下水網(wǎng)格單元的地下水數(shù)值模型和基于子流域的水循環(huán)模擬模型；對所述地下水數(shù)值模型和所述水循環(huán)模擬模型進行耦合處理；獲得進行耦合處理后、與每一所述地下水網(wǎng)格單元相耦合的子流域河流的河段單元與所述地下水網(wǎng)格單元的地下含水層之間的交互水量；根據(jù)所述交互水量，生成河流與地下水耦合模擬參數(shù)。通過與子流域河段單元相耦合的地下水數(shù)值網(wǎng)格單元的交互水量的獲得，進而使得生成的河流與地下水耦合模擬參數(shù)的精度更高。

技術領域

本發(fā)明涉及河流與地下水耦合模擬領域，具體是一種河流與地下水耦合模擬參數(shù)的生成方法及裝置。

背景技術

關于地下水數(shù)值仿真技術及其系統(tǒng)，目前技術主要有以下幾種。一種是單純的地下水數(shù)值仿真技術及系統(tǒng)，僅仿真地下水自身循環(huán)過程，不考慮地下水循環(huán)與外部水分循環(huán)條件的信息交互與相互影響。此類仿真技術及系統(tǒng)很多，代表仿真技術及相關系統(tǒng)有Visual Modflow、FEFLOW、Visual Groundwater等等。二是文件交換形式的水循環(huán)模擬與地下水數(shù)值仿真技術耦合方法。先用水循環(huán)模擬計算出地下水數(shù)值仿真所需的前期數(shù)據(jù)信息，再將數(shù)據(jù)信息處理成符合地下水數(shù)值仿真要求的數(shù)據(jù)文件格式，最后地下水數(shù)值仿真系統(tǒng)讀入上述數(shù)據(jù)文件完成仿真過程。該技術屬于松散數(shù)據(jù)耦合式的解決方案。三是網(wǎng)格式交互的水循環(huán)模擬與地下水數(shù)值仿真技術方法，這類技術方法代表有MIKE-SHE、IGSM、MODHMS等。主要技術關鍵是將水循環(huán)模擬時的網(wǎng)格單元與地下水數(shù)值仿真時的網(wǎng)格單元構成嚴格的一一對應關系，通過每個網(wǎng)格單元內(nèi)數(shù)據(jù)的同步交互，可實現(xiàn)水循環(huán)模擬與地下水數(shù)值仿真的統(tǒng)一，該技術方案是目前本領域內(nèi)相對較為先進的代表技術。四是基于子流域的水循環(huán)模擬與地下水數(shù)值仿真技術耦合方法。主要關鍵技術是通過子流域與地下水仿真系統(tǒng)網(wǎng)格單元間的融合，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸及大空間尺度和長仿真期的模擬。

前三種地下水數(shù)值仿真技術都不同程度存在若干不足。對于單純的地下水數(shù)值仿真技術及系統(tǒng)，缺陷源于僅從地下水自身循環(huán)的觀點看待地下水，基本上不考慮地下水與土壤水、地表水之間水分轉(zhuǎn)化的相互影響效應，造成一些地下水仿真所需的關鍵數(shù)據(jù)，如降水入滲補給量、河道滲漏補給量等，只能在地下水仿真系統(tǒng)外部顯式輸入。當進行較大尺度的河流與地下水耦合模擬時，由于下墊面條件和地表巖性參數(shù)的復雜性、人類活動等因素的影響，直接確定這些數(shù)據(jù)十分困難，精度也難以保證。文件交換形式的水循環(huán)模擬與地下水數(shù)值仿真技術耦合方法，其缺點在于，通常這種技術方法只能實現(xiàn)從水循環(huán)模擬到地下水數(shù)值仿真的單向數(shù)據(jù)信息傳遞，地下水數(shù)值仿真的數(shù)據(jù)信息無法同步反饋到水循環(huán)模擬過程中實現(xiàn)雙向作用過程，水循環(huán)模擬系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可以模擬大氣水-土壤水-地表水-地下水的一體化過程，但地下水循環(huán)部分多數(shù)以均衡模式(水桶模式)處理，缺乏計算地下水側(cè)向流動過程的能力，而這正是地下水數(shù)值仿真系統(tǒng)的優(yōu)勢。網(wǎng)格式交互的水循環(huán)模擬與地下水數(shù)值仿真技術方法，目前的主要不足在于兩方面，一是對水循環(huán)模擬和地下水數(shù)值仿真技術方法的要求比較嚴格，如兩者都必須基于矩形網(wǎng)格，而且必須共享同一網(wǎng)格單元剖分。問題在于網(wǎng)格單元尺度太大時水循環(huán)模擬將產(chǎn)生明顯的尺度效應，影響模擬精度，應用過程中需要將網(wǎng)格單元控制在較小尺度范圍內(nèi)。對于面積較大的流域或區(qū)域，建模時網(wǎng)格單元的規(guī)模將十分龐大，導致運行十分耗時，這樣對硬件系統(tǒng)的存儲能力和計算能力要求都很高。二是基于網(wǎng)格單元的水循環(huán)模擬系統(tǒng)雖然物理機制較強，但一般結(jié)構都比較復雜、需要大量參數(shù)和數(shù)據(jù)支撐，專業(yè)性很強，不易被一般用戶掌握。

針對以上現(xiàn)存仿真技術存在的不足，基于子流域的水循環(huán)模擬與地下水數(shù)值仿真技術耦合方法應運而生。這種耦合模型較前三種模型主要有以下優(yōu)勢：①、具有在大空間尺度流域/區(qū)域和長仿真期條件下應用的能力；②、能進行水循環(huán)模擬與地下水數(shù)值仿真過程的雙向反饋；③、在保證精度的基礎上具有較高的運行效率；④、技術方法通用，并且相對易于推廣應用。