【技术实现步骤摘要】
本申请属于水利模拟领域，具体是一种洪水演进的一体化模拟方法。
技术介绍
1、洪水演进模拟是流域洪水管理中经常需要开展的基础性工作。在信息化时代，将洪水模拟搬上网络，实现其在线计算并借助可视化引擎开展水利(流域)数字孪生，是行业的发展趋势。河道与沿河城镇/蓄滞洪区的洪水演进常常是紧密联系的，对它们进行整体同步模拟、进而开展洪水风险评估等是实际工作中的常见需求，研究河道与沿河城镇/蓄滞洪区洪水演进的一体化模拟方法具有重要的实用价值。同时，河道与沿河城镇/蓄滞洪区洪水演进的一体化模拟是一项复杂的系统性工作，涉及多种类型复杂区域的建模、洪水演进计算、洪水调控等，非常具有挑战性，下面就其中的三个主要难点分析如下。
2、河道与沿河城镇/蓄滞洪区，通常含有多种可能被淹没或从不淹没的地物，例如河道中的潜坝、丁坝、桥墩等，再如沿河城镇中的房屋、道路、基础设施等。以往在模拟河道与沿河城镇/蓄滞洪区洪水演进时，人们常用“附加糙率法”(使用较大尺度的二维网格剖分地物及其附近区域、根据经验增加地物区域糙率来反映其阻水作用)间接描述地物对水流的影响，其缺点是不能精确描述地物或模拟地物及其附近的真实流动场景。若改用与地物同尺度的网格覆盖地物及其附近区域，对应的二维精细建模将产生大量小尺度网格并容易引起水动力求解器(例如mike21等)计算失稳。因而，河道与沿河城镇/蓄滞洪区二维建模存在“精细刻画地物”与“保证水动力求解器稳定”难以兼顾的难题。
3、一维、二维水动力模型及它们的嵌套模型都是洪水演进计算是常用模型类型。一维模型可实时模拟江
4、衔接河道与沿河城镇/蓄滞洪区的纵向条带状区域一般由河岸高地、堤防、控制闸等混合组成。在流域洪水演进过程中，所述纵向条带区域(其地质及工程属性具有不均匀性)可能发生局部堤段溃决、溃口抢险堵塞、分洪闸启用与关闭等事件，这使得河道与沿河城镇/蓄滞洪区的连通性将随时间和空间发生变化。具体而言，河道与沿河城镇/蓄滞洪区的时空连通性指标包括连通的起止时间、空间分布、规模等。河道与沿河城镇/蓄滞洪区的洪水演进规律，对各种时空连通性指标调控的响应规律通常是十分复杂的。在河道与沿河城镇/蓄滞洪区洪水演进的一体化模拟中，准确考虑时空连通性的变化、稳定高效地开展洪水演进模拟，也是有待研究的问题。
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于提供一种河道与沿河城镇/蓄滞洪区洪水演进的一体化模拟方法，解决在目前水利模拟
中不同区域洪水演进整体同步模拟方法所存在的区域衔接过渡难、模拟效果不佳、适应能力弱等问题。
2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
3、本申请实施例提供一种洪水演进的一体化模拟方法，包括如下步骤：
4、步骤1：勾画研究区域内部的地物的平面轮廓，对地物进行识别和分类，并根据地物的种类、特征和平面分布将研究区域划分为若干分区；
5、步骤2：进行研究区域内地物精细建模，并开展河道与沿河城镇/蓄滞洪区的分区多级多尺度二维非结构网格建模，具体包括网格制作、地形插值；
6、步骤3：将描述水流运动的二维控制方程在计算网格上进行时空数值离散，构建二维水动力求解器；
7、步骤4：建立河道与沿河城镇/蓄滞洪区的地物计算模块、衔接计算模块，将它们耦合到二维水动力求解器从而构建洪水演进模拟器，该模拟器具备整体同步模拟河道与沿河城镇/蓄滞洪区洪水演进的能力；
8、步骤5：建立河道与沿河城镇/蓄滞洪区的时空连通性控制模块，使之与洪水演进模拟器协调工作，进而组建洪水预演协同工作系统，实现河道与沿河城镇/蓄滞洪区洪水演进及其调控等的一体化模拟功能；
9、步骤6：对于选定的研究区域，率定水动力求解器参数，设定研究区域的进出口开边界条件及洪水调控信息，启动所建立的洪水预演协同工作系统，逐时步开展河道与沿河城镇/蓄滞洪区洪水演进及调控的模拟；
10、步骤7：将洪水预演协同工作系统算出的水流平面物理场、断面水位及流量过程等结果保存于硬盘，开展洪水调控分析及评估。
11、所述步骤1具体为，
12、步骤11：基于gis、autocad地形图，批量勾画河道与沿河区域中地物的平面轮廓，对各种地物进行识别；
13、步骤12：对地物进行分类，将可能被淹没的地物划归于淹没类；将从不过流的地物划归于非淹没类；河道与沿河城镇/蓄滞洪区之间的大堤划归于淹没类地物，对淹没类、非淹没类地物分别采用不同标志的加以标识区分；
14、步骤13：对于地物分布较复杂的区域，根据地物在平面上的形态、尺度与分布特征将河道与沿河城镇/蓄滞洪区划分为若干个分区，以帮助实现对各局部区域计算网格疏密程度的控制。
15、所述步骤2具体为：
16、步骤21：选用二维非结构网格作为河道与沿河城镇/蓄滞洪区建模的计算网格类型；
17、步骤22：对于非淹没类地物，采用挖空法进行二维建模：将地物所占平面区域排除在计算区域之外，对于淹没类地物，采用实体法进行二维建模：根据地物轮廓布置网格使网格叠合地物，根据地物特征修改相应网格节点属性来描述地物，对地物附近进行网格局部加密，以提升网格的空间分辨率；
18、步骤23：对于河道与沿河城镇/蓄滞洪区之间的条带状区域称为堤段，对于堤段采用实体法进行二维建模，对属于堤段范围的网格单元进行标识加以区分，将普通堤段的单元标识为1、闸控堤段的单元标识为2；
19、步骤24：分区多级多尺度二维非结构网格剖分，采用网格尺度逐级放大方法，实现精细网格与大尺度网格的平顺衔接，满足不同区域对网格分辨率的不同要求；
20、步骤25：将河道的散点地形与沿河城镇/蓄滞洪区的dem地形进行拼接，并基于此对二维计算网格的节点进行地形插值。
21、所述步骤3中二维水动力求解器是指以平面二维非结构网格、开边界条件、计算区域初始条件等为基础的，包括水流二维控制方程离散与求解、结果输出等功能的水力学计算程序，所述水流二维控制方程如下：
22、所述水流二维控制方程如下：
23、 (1)
24、 (2)
25、 (3)...
【技术保护点】
1.一种洪水演进的一体化模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种洪水演进的一体化模拟方法，其特征在于，所述步骤1具体为，
3.根据权利要求2所述的一种洪水演进的一体化模拟方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
4.根据权利要求1所述的一种洪水演进的一体化模拟方法，其特征在于，所述步骤3中二维水动力求解器是指以平面二维非结构网格、开边界条件、计算区域初始条件等为基础的，包括水流二维控制方程离散与求解、结果输出等功能的水力学计算程序，所述水流二维控制方程如下：
5.根据权利要求1所述的一种洪水演进的一体化模拟方法，其特征在于，所述步骤4具体为：
6.根据权利要求1所述的一种洪水演进的一体化模拟方法，其特征在于，所述步骤5具体为：
【技术特征摘要】
1.一种洪水演进的一体化模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种洪水演进的一体化模拟方法，其特征在于，所述步骤1具体为，
3.根据权利要求2所述的一种洪水演进的一体化模拟方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
4.根据权利要求1所述的一种洪水演进的一体化模拟方法，其特征在于，所述步骤3中二维水动力...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡德超，张红武，钟德钰，崔占峰，王敏，周建银，曾鑫，刘宝楠，楚栋栋，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。