【技术实现步骤摘要】
一种河道溃决洪水一、二维数学模型耦合分析方法
本方法涉及水利工程领域，尤其涉及防洪减灾领域，具体为一种河道溃决洪水一、二维数学模型耦合分析方法。
技术介绍
堤防是沿江河、湖泊、海洋的岸边或蓄滞洪区、圩区、水库库区的周边修建的防止洪水漫溢或风暴袭击的挡水建筑物，是防洪工程体系中的重要组成部分。历史上，我国堤防溃决的记录是惊人的，近些年，随着国家对水利工程的投入不断增加，大江大河的堤防防洪标准和工程质量有了明显提高，但是溃堤事件还是时有发生。目前，在进行溃堤洪水的分析计算时，有两种常用的方法。一种是水文学方法，该方法基于水量平衡的原理，结合地理信息数据，能给出洪水的最终淹没范围，但是该方法一般用于淹没范围相对较小和较封闭的区域，不能提供详细的水动力淹没过程。另一种是水动力学的方法，由于一维模型效率高，所需地形资料相对较少，同时能够很方便地处理一些水工建筑物，被广泛地用于河道洪水模拟中，但在处理一些如无固定路径的地表洪水演进等具有明显二维属性的水流时则具有很大的局限性。二维模型在处理复杂水流上具有明显的优势，精度更高，但是也存在如计算效率较低等缺点。一维模型和二维模型具...
【技术保护点】
1.一种河道溃决洪水一、二维数学模型耦合分析方法，其特征在于：采集河道地形数据和溃堤淹没区地形数据，确定溃口信息数据以及河道上、下游洪水信息数据，且包括以下具体步骤：1)设置溃口位置，确定溃口出流影响明显的河道范围；溃口出流淹没区和受溃口出流影响明显的河道段采用二维四边形或三角形非结构网格进行离散，河道其余部分采用一维断面数据概化离散；标记溃口所在位置处的二维网格单元，其网格的溃决属性赋值为“1”，其余网格溃决属性赋值为“0”；2)明确一维数学模型和二维数学模型耦合时的连接断面和连接网格；在一维数学模型和二维数学模型连接处设置过渡区域；一维河道溃口上游段末端两个断面的编号记...
【技术特征摘要】
1.一种河道溃决洪水一、二维数学模型耦合分析方法，其特征在于：采集河道地形数据和溃堤淹没区地形数据，确定溃口信息数据以及河道上、下游洪水信息数据，且包括以下具体步骤：1)设置溃口位置，确定溃口出流影响明显的河道范围；溃口出流淹没区和受溃口出流影响明显的河道段采用二维四边形或三角形非结构网格进行离散，河道其余部分采用一维断面数据概化离散；标记溃口所在位置处的二维网格单元，其网格的溃决属性赋值为“1”，其余网格溃决属性赋值为“0”；2)明确一维数学模型和二维数学模型耦合时的连接断面和连接网格；在一维数学模型和二维数学模型连接处设置过渡区域；一维河道溃口上游段末端两个断面的编号记为I-1和I，一维河道溃口下游段起始端两个断面的编号记为J-1和J，在断面I-1和I之间以及断面J-1和J之间的区域为过渡区域，过渡区域内同样要进行网格剖分；3)模型初始化：给一维河道断面和二维网格单元设置糙率和水力条件初始值，二维网格高程赋值；4)确定计算的时间步长dt：一维河道模型采用Presimann隐格式有限差分法求解，二维模型采用Godunov显格式有限体积法求解，计算时间步长统一取为二维模型的计算步长；时间步长确定后，获取t+dt时刻河道首末断面的边界条件信息；5)二维模型计算：在溃口上游段，一维模型将I-1连接断面t时刻的水位值和流量值传递给与其相连接的二维连接单元，二维连接单元以此流量值和水位值作为入流边界进行计算；在溃口下游段，一维模型将J连接断面t时刻的水位值和流量值传递给与其相连接的二维连接单元，二维连接单元以此流量和水位值作为出流边界进行计算；二维模型计算一个时间步长dt结束后，所有二维网格单元的水力要素值更新到t+dt时刻；6)一维模型计算：返回与I断面相连的二维连接单元t+dt时刻的水力要素值给连接断面I，作为溃口上游段一维模型的出流边界进行计算；返回与J-1断面相连的二维连接单元t+dt时刻的水力要素值给连接断面J-1，作为溃口下游段一维模型的入流边界进行计算；一维模型计算一个时间步长dt后，得到t+dt时刻一维河道各断面的水位和流量值；7)是否启动溃口：假定溃口为瞬时溃决模式，当溃口处达到溃决条件时，将溃口所在位置处溃决属性为“1”的二维网格单元高程改变至溃口真实的溃决高程，溃决淹没计算自动开始，溃口处的出流过程由二维模型自动计算；8)更新t＝t+dt，重复步骤4)～7)直至计算结束。2.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：张大伟，丁留谦，向立云，马建明，刘守财，郑敬伟，屈艳萍，阚光远，张忠波，姜晓明，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11
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