[發(fā)明專利]一種一維河網(wǎng)概化與高性能一二維耦合的洪水分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811045187.1
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109190261A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬建明;張大偉;張洪斌;喻海軍;穆杰;吳濱濱;王船海;曾賢敏;曹大嶺;聶文禮;姚輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學研究院;南京慧水軟件科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京愛普納杰專利代理事務所(特殊普通合伙) 11419
• 代理人: 王玉松

本發(fā)明提出了一維河網(wǎng)概化與高性能一二維耦合的洪水分析方法，包括：建立一維河網(wǎng)模型、匯流型單元模型、全流域河網(wǎng)耦合模型和二維淺水模型。計算零維調(diào)蓄和節(jié)點方程，選擇控制條件模型要素，控制條件模型要素作用于堰、閘和泵對水流運動進行的控制影響。確定二維淺水模型在數(shù)值離散時，變量在計算網(wǎng)格中的位置，計算二維淺水模型中的通量、底坡源項、摩擦阻力源項。構(gòu)造空間二階精度格式，并設(shè)定多種邊界條件。根據(jù)數(shù)據(jù)組成一套防洪控制體系，從而進行工程控制運行方式的數(shù)值模擬，達到對洪水的有效模擬和預報。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水動力學分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種一維河網(wǎng)概化與高性能一二維耦合的洪水分析方法。

背景技術(shù)

作為洪水風險圖編制的重要工具，洪水分析軟件一直是國外商業(yè)軟件占據(jù)主導地位。我國是一個水利大國，在水利領(lǐng)域的很多方面都取得了舉世矚目的成就，但是我們國內(nèi)并沒有形成一個自己的國產(chǎn)洪水分析軟件品牌。山洪和城市洪澇目前仍是對人民生命財產(chǎn)威脅巨大的災害事件，如果涉及自身的洪水分析方法實現(xiàn)對洪水的可靠分析是當前需要解決的技術(shù)問題。

雖然，現(xiàn)有技術(shù)中公開了基于一二維耦合的洪水分析方法等方式，但尚未有提出一種復雜河網(wǎng)一二維耦合的洪水分析方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種一維河網(wǎng)概化與高性能一二維耦合的洪水分析方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例提供一種一維河網(wǎng)概化與高性能一二維耦合的洪水分析方法，包括如下步驟：

步驟S1：建立一維河網(wǎng)模型；

步驟S2：考慮河網(wǎng)模型中的控制工程，該單元模型包括閘、壩、水庫和行蓄洪區(qū)口門；

步驟S3：零維調(diào)蓄和節(jié)點方程的計算；

步驟S4：選擇控制條件模型要素，控制條件模型要素作用于堰、閘和泵對水流運動進行的控制影響；

步驟S5：建立全流域河網(wǎng)耦合模型；

步驟S6：建立二維淺水模型；

步驟S7：確定二維淺水模型在數(shù)值離散時，變量在計算網(wǎng)格中的位置；

步驟S8：計算二維淺水模型中的通量；

步驟S9：底坡源項的計算；

步驟S10：摩擦阻力源項的計算；

步驟S11：構(gòu)造空間二階精度格式；

步驟S12：時間積分的計算。

本發(fā)明一種一維河網(wǎng)概化與高性能一二維耦合的洪水分析方法，其中所述步驟S1中，采用圣維南方程組對河道一維水流運動關(guān)系進行計算，對任一由斷面與斷面組成的河段，圣維南方程組采用四點線性隱式差分格式進行數(shù)值離散，可得任一河段的差分方程，從而求取首、末節(jié)點水位和斷面流量。

本發(fā)明一種一維河網(wǎng)概化與高性能一二維耦合的洪水分析方法，其中所述步驟S2中，匯流型單元模型用于進行防洪調(diào)度和水資源調(diào)度，進行模擬過水流量過程。

本發(fā)明一種一維河網(wǎng)概化與高性能一二維耦合的洪水分析方法，其中所述步驟S3中，

節(jié)點水量平衡方程為：

式中：A(z)為節(jié)點調(diào)蓄面積，∑Q為包括降雨產(chǎn)匯流、河道出入流在內(nèi)的所有出入節(jié)點的流量。