[發明專利]河口區咸潮上溯含氯度模擬預報方法

在審

• 申請號: 201711068353.5
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107992960A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 陳曉宏;蘇程佳
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 陳衛

1.一種河口區咸潮上溯含氯度模擬預報方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.收集實測流量、水位、含氯度、河道地形數據；

S2.構建模型庫，包括水流數學模型和含氯度數學模型，且兩者之間通過耦合關系實現有機結合；

S3.模型參數率定；

S4.利用實測流量、水位以及含氯度數據對模型進行驗證；

S5.模型應用及輸出。

2.根據權利要求1所述的一種河口區咸潮上溯含氯度模擬預報方法，其特征在于，所述的模型參數率定包括河道糙率和含氯度衰減系數。

3.根據權利要求1所述的一種河口區咸潮上溯含氯度模擬預報方法，其特征在于，所述的輸出結果包括流量、水位、含氯度以及超標時數。

4.根據權利要求1所述的一種河口區咸潮上溯含氯度模擬預報方法，其特征在于，所述的S2步驟包括：

S21.構建以一維非恒定流圣維南方程組為控制方程的水流數學模型；

S22.在水流數學模型的基礎上，耦合采用一維對流擴散輸移方程為控制方程的含氯度數學模型。

5.根據權利要求4所述的一種河口區咸潮上溯含氯度模擬預報方法，其特征在于，所述的S21步驟包括：

S211.收集河道地形數據，并對河網進行概化和編碼；

S212.基于一維非恒定流圣維南方程組，建立水流數學模型，包括連續方程和動量方程：

連續方程：

動量方程：

式中，Z為斷面水位；Q為流量；A為河道過水面積；g為重力加速度；B為過水寬度；q為旁側入流流量；R為水力半徑；c為謝才(Chezy)系數；x、t是位置和時間坐標；

S213.利用四點加權Preissmann隱式差分格式離散S212步驟中圣維南方程組的連續方程Ⅰ和動量方程Ⅱ，再運用網河“三級聯合解法”進行求解。

6.根據權利要求4所述的一種河口區咸潮上溯含氯度模擬預報方法，其特征在于，所述的S22步驟包括：

S221.在潮流模擬的基礎上耦合一維對流擴散輸移方程，以對各河段含氯度狀況進行模擬：

河道方程：

節點方程：

若忽略節點的調蓄面積，即Ω＝0，則式Ⅳ可寫為：

Σl=1NL(QC)l,j=0j---V]]>

式中：Q，Z是流量及水位；A是河道斷面積；E_X是縱向分散系數；C是含氯度或者氯濃度；Ω是河道節點的水面面積；j是節點編號；i是與節點j相聯接的河道編號；S_C是氯離子的衰減項，對氯濃度可寫為S_C＝K_dAC，K_d是衰減系數；S是外部的源或匯項；

S222.將S221的基本方程Ⅲ，用隱式差分迎風格式將微分方程離散；

S223.對河道兩端的水流方向的不同組合存在4種流態分別進行求解，其中，4種流態為：順流向的流動、逆流向的流動、河道兩端向中間的流動、河道中間任意河段向兩端的流動；

S224.在S223步驟的基礎上，對河道節點的濃度方程進行求解。

7.根據權利要求4所述的一種河口區咸潮上溯含氯度模擬預報方法，其特征在于，所述的S22步驟中，水流數學模型與含氯度數學模型通過采用同一套河道地形及河網概化結果以及濃度場與流程的河道、節點對應關系實現耦合。

8.根據權利要求1所述的一種河口區咸潮上溯含氯度模擬預報方法，其特征在于，所述步驟S5為根據所構建的含氯度模擬預報模型，在一定的邊界條件下對含氯度進行模擬預報，輸出包括流量、水位、含氯度以及超標時數結果。