[發明專利]一種二維水動力水質模型構建方法

有效

• 申請號: 201910474798.6
• 申請日: 2019-06-03
• 公開（公告）號: CN110188483B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 冶運濤;曹引;蔣云鐘;梁犁麗;畢忠飛;顧晶晶;趙紅莉;龔家國;尚毅梓;王英;張雙虎;段浩;孫靜杰
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/18;G06Q50/06
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

本發明公開了一種二維水動力水質模型構建方法，其包括以下步驟：S1、生成覆蓋計算域的若干葉網格，根據葉網格的初始劃分水平將其劃分為若干個子網格；其中初始劃分水平為最大劃分水平，葉網格為最大網格單元；S2、通過OpenMP建立并行模型，根據生成的葉網格和子網格在建立的并行模型中生成水動力水質模型自適應網格，得到二維水動力水質模型。本方法能夠大幅度降低自適應網格生成的時間，進而縮短二維水動力水質模型的構建時間，同時構建好的二維水動力水質模型能夠細化地形坡度較大區域的網格，同時可以根據水位和污染物濃度梯度自適應調整網格大小，使得本方法可以保證模型的靜水和諧性和模型的模擬精度。

技術領域

本發明涉及水質模型自適應網格領域，具體涉及一種二維水動力水質模型構建方法。

背景技術

水動力水質模型是水環境管理的重要工具，可以獲取時空連續的水質狀況。準確離散求解控制方程是求解二維水動力模型的關鍵，網格是控制方程離散的基本單元，網格類型和大小均會影響水動力水質模型的模擬精度、穩定性和計算效率，一直是水動力水質模型研究的重點。根據劃分方式的不同，模型網格主要包括結構網格、正交貼體網格和非結構網格。貼體網格和非結構網格對復雜地形和邊界的適應能力較強，但前處理過程復雜，網格較難生成，相比之下結構網格更易生成，但對不規則復雜地形邊界的適應性較差。為了提升模型模擬精度，必須增加網格數量，這勢必會降低模型計算效率。

為了提升模型的計算效率，近年來自適應網格技術成為水動力模型研究的重要方向，自適應網格技術能夠根據水位梯度、污染物濃度梯度等準則對網格大小進行自適應調整，將葉網格細化生成多個子網格，或者將子網格合并。自適應網格技術將葉網格細化過生成子網格過程中，為了能夠提高子網格對地形的擬合能力，葉網格細化生成的子網格中心高程通常采用插值方法獲取，導致子網格中心高程和葉網格中心高程可能不一致，為了在子網格生成過程中保證質量守恒，需要調整子網格水位，在靜水條件下會導致子網格水位和葉網格水位以及鄰居網格水位存在不一致的情況，進而產生虛假水流，破壞模型的靜水和諧性。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種二維水動力水質模型構建方法解決了現有二維水動力水質模型在構建時容易產生虛假水流，破壞模型的靜水和諧性的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

提供一種二維水動力水質模型構建方法，其包括以下步驟：

S1、生成覆蓋計算域的若干葉網格，根據葉網格的初始劃分水平將其劃分為若干個子網格；其中初始劃分水平為最大劃分水平，葉網格為最大網格單元；

S2、通過OpenMP建立并行模型，根據生成的葉網格和子網格在建立的并行模型中生成水動力水質模型自適應網格，得到二維水動力水質模型；

S2-1、采用！$OMP PARALLE和！$OMP END PARALLE作為開啟和關閉并行環境的指令對，設置并行模型中用于計算的線程數，采用！$OMP DO和！$OMP END DO指令對開啟循環并行，設置共享變量和私有變量，建立并行模型；

S2-2、在建立的并行模型中，獲取子網格的地形坡度、目標區域邊界種子點和子網格中心的相對位置關系；

S2-3、根據子網格的地形坡度和目標區域邊界種子點和子網格中心的相對位置關系選取葉網格，將選取出的葉網格的劃分水平調整為最低劃分水平；

S2-4、獲取不為最大劃分水平的葉網格中子網格的水位梯度和污染物濃度梯度；

S2-5、根據水位梯度、污染物濃度梯度和干濕邊界再次調整對應葉網格的劃分水平，得到重新劃分后的若干子網格；

S2-6、判斷每個葉網格中子網格的大小是否為與其相鄰葉網格中子網格大小的2倍、1倍或1/2倍，若是則進入步驟S2-7；否則進入步驟S2-8；