【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水动力模拟和水文预报
,特别涉及一种基于水动力数值模拟的感潮河网潮位预报方法。
技术介绍
随着河口及三角洲经济建设的不断发展,对水文预报工作提出了更高要求,如何快速准确地进行潮位预报,成为当前急需解决的问题。防汛决策、水利枢纽设计参考、闸泵群启闭方案优化等对感潮网河区的潮位预报需求日益增加。感潮河网的水位变化过程受上游径流、下游潮汐、河汊分流、区间入流及降水等多种因素共同影响,其水文特性既有内陆河流的特性,表现出洪、中、枯水期的季节变化,又有海洋的某些特征,表现出大、中、小潮的变化和潮汐引起水位涨落与流速流向的变化,此外,还受陆地气候的影响,上游径流不仅年内有明显的变化,而且在年际间变化也很不相同;受河道地形的影响也较大,情况十分复杂,感潮河网内潮位预报是长期以来河口及三角洲治理开发中的一个难点问题。传统的潮位预报多为高水位预报,一般采用相应水位法,即由某站水位、传输距离推求另一站水位,其预报有效期受传输时间左右,无法满足长期、中期预报需求;另有分离过程法将预报站水位分离成上、下游水位相关的两部分分别进行预报,其不足之处与相关法相同,主要是预报时间较为受限;神经网络法预报水位则主要存在可能由于局部极值难收敛、振幅不大时较精准、高水位预报误差大的问题。为满足三角洲对潮位预报需求,发展一种基于数值模拟的能实现感潮河网内任意水域潮位快速预报的方法是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服河网地区现有潮位预报方法误差较大、适用范围小的不足,提供一种基于水动力数学模型的感潮河网任意水域潮位快速预报及实时校正方法,提高感潮河网潮位预报的适 ...
【技术保护点】
一种基于水动力数值模拟的感潮河网潮位预报方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1、根据预报位置选择合适的研究范围,确定河口下边界及上游控制站点与边界;步骤S2、对研究范围内河道进行断面剖分和地形插值;步骤S3、建立上游控制站至下游河口边界之间的网河区的一维非恒定流水动力数学模型;步骤S4、采用实测水文数据对一维非恒定流水动力数学模型进行率定和验证;步骤S5、根据河口控制站点调和参数进行潮位过程预报计算:步骤S6、根据实测数据对河口潮位边界进行校正;步骤S7、采用加权移动平均方法推求上游控制站点流量过程;步骤S8、根据实时实测数据对上游流量边界进行校正;步骤S9、输入预报上游边界流量和下游河口边界潮位过程,进行网河区的一维非恒定流水动力数学模型计算,求得网河区内各断面预潮位过程。
【技术特征摘要】
1.一种基于水动力数值模拟的感潮河网潮位预报方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1、根据预报位置选择合适的研究范围,确定河口下边界及上游控制站点与边界;步骤S2、对研究范围内河道进行断面剖分和地形插值;步骤S3、建立上游控制站至下游河口边界之间的网河区的一维非恒定流水动力数学模型;步骤S4、采用实测水文数据对一维非恒定流水动力数学模型进行率定和验证;步骤S5、根据河口控制站点调和参数进行潮位过程预报计算:步骤S6、根据实测数据对河口潮位边界进行校正;步骤S7、采用加权移动平均方法推求上游控制站点流量过程;步骤S8、根据实时实测数据对上游流量边界进行校正;步骤S9、输入预报上游边界流量和下游河口边界潮位过程,进行网河区的一维非恒定流水动力数学模型计算,求得网河区内各断面预潮位过程。2.根据权利要求1所述的一种基于水动力数值模拟的感潮河网潮位预报方法,其特征在于,所述步骤S3、建立上游控制站至下游河口边界之间的网河区的一维非恒定流水动力数学模型具体过程如下:步骤S31、采用圣维南方程组作为一维潮流数学模型,方程如下:连续方程:动量方程:将相关支流汇入或流出点作为网河区汊点,汊口点水流按以下连接条件控制:流量连接条件:水位连接条件:Zi,j=Zm,n=……=Zl,k;式中,Z为断面平均水位;Q,A,R分别为断面流量、过水面积、水力半径;B为水面宽度;X,T为距离和时间;G为重力加速度;谢才系数C=R1/6/n,n为糙率;步骤S32、采用四点加权Preissmann固定网格隐式差分格式将方程离散,采用一维河网三级联解算法求解方程,具体求解方法为:进行网格划分,以S代表流量Q和水位Z,则S在Δx河段、Δt时段内的加权平均量及相应偏导数可分别表示为: ∂ S ∂ t = S i + 1 n + 1 + S i n + 1 - S i + 1 n - S i n 2 Δ t ∂ S ∂ x = θ S i + 1 n + 1 + S i n + 1 Δx i + ( 1 - θ ) S i + 1 n ...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨莉玲,胡晓张,杨芳,杨志伟,余顺超,刘壮添,
申请(专利权)人:珠江水利委员会珠江水利科学研究院,
类型:发明
国别省市:广东;44
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