[發(fā)明專利]基于SWMM與MODFLOW耦合的水資源模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811318586.0
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109492299B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設計）人: 黃津輝;黃潤影
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F16/29
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

1.一種基于SWMM與MODFLOW耦合的水資源模擬方法，其特征在于，所述基于SWMM與MODFLOW耦合的水資源模擬方法包括：采集研究區(qū)域空間地理數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、降雨相關的水文數(shù)據(jù)及水文地質基礎數(shù)據(jù)；結合所采集的數(shù)據(jù)，構建適用于研究區(qū)域的SWMM與MODFLOW耦合模型；構建不同降雨情景，結合SWMM模型分析不同降雨情境下地表水的動態(tài)變化；結合SWMM模型模擬結果，構建不同降雨補給情景，結合MODFLOW模型分析不同降雨補給情景下地下水動態(tài)變化；

所述研究區(qū)域的SWMM與MODFLOW耦合模型的構建方法包括：

步驟一：對搜集的基礎數(shù)據(jù)進行處理，形成符合實際和模型計算要求的形式，利用SWMM模型構建地表產匯流模型，并對構建的SWMM模型進行參數(shù)率定，評價模型精度；

步驟二：建立MODFLOW模型，確定地下水含水系統(tǒng)結構，構建有限差分網格，劃分水文地質參數(shù)分區(qū)，確定邊界條件；

步驟三：提取SWMM模型模擬結果的下滲量作為MODFLOW模型的降雨補給的輸入項，并對構建的MODFLOW模型進行水量均衡計算。

2.如權利要求1所述的基于SWMM與MODFLOW耦合的水資源模擬方法，其特征在于，所述評價模型精度的方法為：

步驟一：將研究區(qū)域SWMM模型的匯水區(qū)概化為與MODFLOW模型中有限差分網格對應；

步驟二：在SWMM模型中構建地表產流模型，分別對滲透地表、洼蓄不滲透地表和無洼蓄不滲透地表的徑流量分別進行計算，然后通過面積的加權平均獲得子匯水區(qū)域的徑流出流過程線；

步驟三：在SWMM模型中采用非線性水庫模型進行地表產流演算；

步驟四：結合降雨、土壤類型及地面狀況選取適合當?shù)氐南聺B模型來模擬當?shù)氐南聺B過程。

3.如權利要求1所述的基于SWMM與MODFLOW耦合的水資源模擬方法，其特征在于，所述確定地下水含水系統(tǒng)結構，構建有限差分網格，劃分水文地質參數(shù)分區(qū)，確定邊界條件的方法為：

步驟一：將模擬區(qū)域分層，并劃分為若干單元格，根據(jù)SWMM模型中匯水區(qū)概化情況確定MODFLOW模型的有限差分網格，使兩個模型的坐標位置對應，并使MODFLOW模型的有效計算網格和SWMM模型的匯水區(qū)網格對應；

步驟二：確定層頂部高程，根據(jù)研究區(qū)域的水文地質圖，確定MODFLOW模型中各水文地質參數(shù)的分區(qū)；

步驟三：根據(jù)搜集的研究區(qū)域的地下水水位初始數(shù)據(jù)，確定模型初始條件；

步驟四：根據(jù)研究區(qū)域內河流湖泊的水位數(shù)據(jù)，確定模型邊界條件。

4.如權利要求1所述的基于SWMM與MODFLOW耦合的水資源模擬方法，其特征在于，所述對構建的MODFLOW模型進行水量均衡計算的方法為：

步驟一：提取SWMM模型模擬結果中每個子匯水區(qū)對應的下滲時間序列，經過單位格式的變換作為MODFLOW模型中Recharge模塊的輸入文件；

步驟二：根據(jù)各水文地質參數(shù)及分區(qū)，建立研究區(qū)的地下水流數(shù)學模擬模型。

5.如權利要求4所述的基于SWMM與MODFLOW耦合的水資源模擬方法，其特征在于，所述地下水流數(shù)學模擬模型為：

其中：K_x，K_y和K_z為滲透系數(shù)在x、y和z方向上的分量；假定滲透系數(shù)的主軸方向與坐標軸的方向一致，量綱為(LT^-1)；

h：水頭(L)；

W：單位體積流量(T^-1)，用以代表流進匯或來自源的水量；

Ss：空隙介質的貯水率(L^-1)；

T：時間(T)。