应用概念模型的水流计算方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种应用概念模型的水流计算方法，基于数据高程模型通过计算机程序以模拟大区域水流，水流计算方法包括：由数据高程模型对大区域水流取得多个栅格，其中各栅格相连成大区域水流图像；划分各栅格为多个子栅格，通过栅格计算方程式来计算各子栅格的地表水信息、土壤水信息或地下水信息；根据多个子栅格中的地表水信息、土壤水信息或地下水信息通过预设参数以模拟大区域水流；其中，由预设方程式通过概念模型来计算预设参数的排水管网汇流参数。本发明专利技术提供的水流计算方法，能够提高模拟大区域水流的准确性，并通过概念模型来计算排水管网汇流参数，增加地下水信息的精密度。

【技术实现步骤摘要】
应用概念模型的水流计算方法及系统
本专利技术涉及水流计算
，具体而言，涉及一种应用概念模型的水流计算方法及系统。
技术介绍
水流类型的划分是水流学研究的基础工作。数据高程模型(DEM，digitalelevationmodule)为水流类型划分提供了大量的基础数据，数字水流分析和水流类型的自动划分已成为研究热点。现有技术上，DEM设计实现了针对水流类型的提取方法和流程。一般来说，大面积范围的洪涝风险分析或洪涝灾情预报是必要的，洪涝灾情预报可以给民众预防灾害。原因是不少极端大量降雨事件影响的地域范围很大，例如，台风或暴雨带来的强降雨过程。由于流域是个有机整体，需将整个流域作为研究对象，才利于集成的计算与分析。例如，流域的上游地区与下游地区是密切相关的，上游地区的洪水会直接影响下游地区的汛情。下游地区的河流水位高程或出海口海平面高程，会通过回水效应影响上游地区的河流流动。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供了一种应用概念模型的水流计算方法及系统，采用高分辨率的栅格计算单元对大区域水流进行预测的研究，能够提高水流预测的准确性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种应用概念模型的水流计算方法，基于数据高程模型通过计算机程序以模拟大区域水流，所述水流计算方法包括：由所述数据高程模型对大区域水流取得多个栅格，其中各栅格相连成大区域水流图像；划分各栅格为多个子栅格，通过栅格计算方程式来计算各子栅格的地表水信息、土壤水信息或地下水信息；根据所述多个子栅格中的所述地表水信息、所述土壤水信息或所述地下水信息通过预设参数以模拟大区域水流；其中，由预设方程式通过所述概念模型来计算所述预设参数的排水管网汇流参数。作为一种可选的实施方式，在根据所述多个子栅格中的所述地表水信息、所述土壤水信息或所述地下水信息通过预设参数以模拟大区域水流中，所述水流计算方法包括：计算地表入渗产流参数，根据所述子栅格中的所述地表水信息和所述土壤水信息来计算所述地表入渗产流参数，所述地表入渗产流参数包括蓄满产流因子和超渗产流因子；或计算坡面汇流参数，通过一维流动方程式比较下游水位因子及本地水位因子来计算所述坡面汇流参数。作为一种可选的实施方式，在根据所述多个子栅格中的所述地表水信息、所述土壤水信息或所述地下水信息通过预设参数以模拟大区域水流中，所述水流计算方法包括：计算地表积水流动参数，通过至少一个一维流动方程式来计算所述地表积水流动参数；其中，由所述预设方程式通过所述概念模型根据排水能力因子来计算所述排水管网汇流参数。作为一种可选的实施方式，在根据所述多个子栅格中的所述地表水信息、所述土壤水信息或所述地下水信息通过预设参数以模拟大区域水流中，所述水流计算方法包括：计算地下水流动参数，根据所述子栅格中的所述土壤水信息及所述地下水信息来计算所述地下水流动参数，其中，所述地下水流动参数为计算地表下的上部非饱和层及下部饱和层间的变化因子；或计算河道汇流参数，通过二维流动方程式来计算所述河道汇流参数，其中，所述河道汇流参数为计算河道的地表水及地下水的交换因子。作为一种可选的实施方式，在根据所述多个子栅格中的所述地表水信息、所述土壤水信息或所述地下水信息通过预设参数以模拟大区域水流中，所述水流计算方法包括：计算海水倒灌参数，通过二维流动方程式来比较海平面高程因子及沿海平面高程因子以计算所述海水倒灌参数。第二方面，本专利技术提供了一种应用概念模型的水流计算系统，所述水流计算系统基于数据高程模型通过计算机程序以模拟大区域水流，所述水流计算系统包括：测量模块，用于通过所述数据高程模型对大区域水流取得多个栅格，其中各栅格相连成大区域水流图像，通过栅格计算方程式来计算各栅格的地表水信息、土壤水信息或地下水信息；划分模块，用于划分各栅格为多个子栅格；处理模块，用于根据所述多个子栅格中的所述地表水信息、所述土壤水信息或所述地下水信息通过预设参数以模拟大区域水流，所述划分模块连接所述测量模块及所述处理模块；其中，由处理模块存储的预设方程式通过所述概念模型来计算所述预设参数的排水管网汇流参数。作为一种可选的实施方式，所述处理模块包括：地表入渗产流单元，用于计算地表入渗产流参数，所述地表入渗产流单元根据所述子栅格中的所述地表水信息和所述土壤水信息来计算所述地表入渗产流参数，所述地表入渗产流参数包括蓄满产流因子和超渗产流因子；或坡面汇流单元，用于计算坡面汇流参数，所述坡面汇流单元通过一维流动方程式比较下游水位因子及本地水位因子来计算所述坡面汇流参数。作为一种可选的实施方式，所述处理模块包括：地表积水流动单元，用于计算地表积水流动参数，所述地表积水流动单元通过至少一个一维流动方程式来计算所述地表积水流动参数；或排水管网汇流单元，用于计算排水管网汇流参数，由所述排水管网汇流单元存储的所述预设方程式根据排水能力因子来计算所述排水管网汇流参数。作为一种可选的实施方式，所述处理模块包括：地下水流动单元，用于计算地下水流动参数，所述地下水流动单元根据所述子栅格中的所述土壤水信息及所述地下水信息来计算所述地下水流动参数，其中，所述地下水流动参数为计算地表下的上部非饱和层及下部饱和层间的变化因子；或河道汇流单元，用于计算河道汇流参数，所述河道汇流单元通过二维流动方程式来计算所述河道汇流参数，其中，所述河道汇流参数为计算河道的地表水及地下水的交换因子。作为一种可选的实施方式，所述处理模块包括：海水倒灌单元，用于计算海水倒灌参数，所述海水倒灌单元通过所述二维流动方程式来比较海平面高程因子及沿海平面高程因子以计算所述海水倒灌参数。根据本专利技术提供的应用概念模型的水流计算方法及系统；由数据高程模型对大区域水流取得多个栅格；划分各栅格为多个子栅格；根据多个子栅格中的地表水信息、土壤水信息或地下水信息来模拟大区域水流的趋势信息，通过概念模型来计算排水管网汇流参数，增加地下水信息的精密度，另外，概念模型能同时考虑排水量及排水能力而计算排水管网汇流参数，有效增加水流计算方法的准确度。可见，实施本专利技术的技术方案能通过同时考虑地表入渗产流参数、坡面汇流参数、地表积水流动参数、排水管网汇流参数、地下水流动参数、河道汇流参数及高程变异系数海水倒灌参数等等的预设参数组合来提高预测水流趋势的准确性，从而提高水流环境预测的实时性和准确性。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对本专利技术范围的限定。图1a是本专利技术实施例1提供应用概念模型的水流计算方法的流程示意图。图1b是本专利技术实施例1提供大区域水流图像示意图。图1c是本专利技术实施例1提供地下水深度的栅格示意图。图2是本专利技术实施例2提供应用概念模型的水流计算系统的方块示意图。主要元件符号说明：200-水流计算系统；210-测量模块；220-划分模块；230-处理模块；231-地表入渗产流单元；232-坡面汇流单元；233-地表积水流动单元；234-排水管网汇流单元；235-地下水流动单元；236-河道汇流单元；237-海水倒灌单元。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用概念模型的水流计算方法，其特征在于，所述水流计算方法基于数据高程模型通过计算机程序以模拟大区域水流，所述水流计算方法包括：由所述数据高程模型对大区域水流取得多个栅格，其中各栅格相连成大区域水流图像；划分各栅格为多个子栅格，通过栅格计算方程式来计算各子栅格的地表水信息、土壤水信息或地下水信息；根据所述多个子栅格中的所述地表水信息、所述土壤水信息或所述地下水信息通过预设参数以模拟大区域水流；其中，由预设方程式通过所述概念模型来计算所述预设参数的排水管网汇流参数。

【技术特征摘要】
1.一种应用概念模型的水流计算方法，其特征在于，所述水流计算方法基于数据高程模型通过计算机程序以模拟大区域水流，所述水流计算方法包括：由所述数据高程模型对大区域水流取得多个栅格，其中各栅格相连成大区域水流图像；划分各栅格为多个子栅格，通过栅格计算方程式来计算各子栅格的地表水信息、土壤水信息或地下水信息；根据所述多个子栅格中的所述地表水信息、所述土壤水信息或所述地下水信息通过预设参数以模拟大区域水流；其中，由预设方程式通过所述概念模型来计算所述预设参数的排水管网汇流参数。2.根据权利要求1所述的水流计算方法，其特征在于，在根据所述多个子栅格中的所述地表水信息、所述土壤水信息或所述地下水信息通过预设参数以模拟大区域水流中，所述水流计算方法包括：计算地表入渗产流参数，根据所述子栅格中的所述地表水信息和所述土壤水信息来计算所述地表入渗产流参数，所述地表入渗产流参数包括蓄满产流因子和超渗产流因子；或计算坡面汇流参数，通过一维流动方程式比较下游水位因子及本地水位因子来计算所述坡面汇流参数。3.根据权利要求1所述的水流计算方法，其特征在于，在根据所述多个子栅格中的所述地表水信息、所述土壤水信息或所述地下水信息通过预设参数以模拟大区域水流中，所述水流计算方法包括：计算地表积水流动参数，通过至少一个一维流动方程式来计算所述地表积水流动参数；其中，由所述预设方程式通过所述概念模型根据排水能力因子来计算所述排水管网汇流参数。4.根据权利要求1所述的水流计算方法，其特征在于，在根据所述多个子栅格中的所述地表水信息、所述土壤水信息或所述地下水信息通过预设参数以模拟大区域水流中，所述水流计算方法包括：计算地下水流动参数，根据所述子栅格中的所述土壤水信息及所述地下水信息来计算所述地下水流动参数，其中，所述地下水流动参数为计算地表下的上部非饱和层及下部饱和层间的变化因子；或计算河道汇流参数，通过二维流动方程式来计算所述河道汇流参数，其中，所述河道汇流参数为计算河道的地表水及地下水的交换因子。5.根据权利要求1所述的水流计算方法，其特征在于，在根据所述多个子栅格中的所述地表水信息、所述土壤水信息或所述地下水信息通过预设参数以模拟大区域水流中，所述水流计算方法包括：计算海水倒灌参数，通过二维流动方程式来比较海平面高程因子及沿海平面高程因...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈梦野，
申请(专利权)人：深圳市沃泰凯尔科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44