[發明專利]一種基于數學模型的施密特穩定性計算方法及系統

在審

• 申請號: 202210422560.0
• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號: CN114880964A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 李一平;王亞寧;程月;王煜;朱雅;魏堯
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 何春廷

1.一種基于數學模型的施密特穩定性計算方法，其特征在于，包括：

基于目標湖泊或者水庫的地理位置及經緯度坐標確定研究區域，將研究區域劃分為n個計算網格單元；

基于目標湖泊或者水庫的水文數據，設置水動力模型初始條件、水動力模型邊界條件和水動力參數，利用水動力模型計算得到所有網格單元的水動力數據；

基于目標湖泊或者水庫的氣象數據，設置溫度模型初始條件、溫度模型邊界條件和溫度參數，根據水動力數據以及設置的溫度模型初始條件、溫度模型邊界條件和溫度參數利用溫度模型計算得到所有網格單元的溫度數據；

基于目標湖泊或者水庫的實際水深，將目標湖泊或水庫縱向分為m層；

根據水動力數據和溫度數據得出該湖泊或者水庫的水溫在不同空間和時間的分布；

基于該湖泊或者水庫的水溫在不同空間和時間的分布計算湖泊或者水庫在不同計算網格和不同時間的施密特穩定性。

2.根據權利要求1所述的基于數學模型的施密特穩定性計算方法，其特征在于，所述水動力模塊初始條件包括水下地形、初始水深和初始水面高程；所述水動力模塊邊界條件包括入湖泊或者水庫流量和出湖泊或者水庫流量或水位；所述水動力參數包括湖泊或者水庫底床糙率系數。

3.根據權利要求1所述的基于數學模型的施密特穩定性計算方法，其特征在于，所述溫度模塊初始條件包括初始水溫；所述溫度模塊邊界條件包括氣象邊界、風邊界和水溫邊界；所述溫度參數包括光衰減系數和底床溫度擴散系數。

4.根據權利要求1所述的基于數學模型的施密特穩定性計算方法，其特征在于，所述坐標系為SIG坐標系或者SGZ坐標系。

5.根據權利要求1所述的基于數學模型的施密特穩定性計算方法，其特征在于，還包括：

對湖泊或水庫的水動力和溫度進行水動力參數和溫度參數進行率定和驗證，使得模型計算值和實際值的水位絕對誤差不超過10厘米，溫度誤差不超過10％。

6.根據權利要求1所述的基于數學模型的施密特穩定性計算方法，其特征在于，所述坐標為SGZ坐標系，不同計算網格和不同時間的施密特穩定性，表示為：

式中S_j為網格單元的施密特穩定性，g為重力加速度，m為水動力-水溫耦合模型的分層數，H_j為時刻t通過水動力模型計算得到的網格單元j的水深，H_ij為時刻t通過水動力模型計算得到的網格單元j第i層的厚度，z_ij為時刻t通過水動力模型計算得到的網格單元j第i層的中心距水面的高度，ρ_ij為時刻t通過溫度模型計算得到的z_ij處的密度。

7.根據權利要求6所述的基于數學模型的施密特穩定性計算方法，其特征在于，還包括：

根據不同計算網格和不同時間的施密特穩定性計算全湖泊或水庫的施密特穩定性，表示為：

式中，S_all為全湖泊或水庫的施密特穩定性。

8.根據權利要求3所述的基于數學模型的施密特穩定性計算方法，其特征在于，所述氣象邊界包括大氣壓、大氣濕度、大氣溫度、水面短波輻射、降水量、蒸發量、云量和氣象站地理位置；所述風邊界包括風速、風向和測量點據地面高度；所述水溫邊界包括入湖邊界處的網格計算單元每一層的水溫。