一种大坡度地形条件下的干旱区潜水位模拟方法技术

本发明专利技术提出了一种大坡度地形条件下的干旱区潜水位模拟方法，包括：S1、对潜水含水层进行网格化空间离散，获取潜水含水层模拟网格单元；S2、构建潜水数值仿真矩阵方程，求解得到本次迭代下各所述模拟网格单元的模拟潜水位；S3、判断本次迭代下各所述模拟网格单元的模拟潜水位是否满足预设精度阈值，若满足则结束模拟，否则返回S2进行下一次迭代。本发明专利技术提升了大坡度地形条件下干旱区潜水位数值仿真的成功率和准确性，拓宽了地下水数值仿真的应用面。面。面。

【技术实现步骤摘要】
一种大坡度地形条件下的干旱区潜水位模拟方法


[0001]本专利技术属于地下水数值仿真
，尤其涉及一种大坡度地形条件下的干旱区潜水位模拟方法。

技术介绍

[0002]潜水位是指潜水含水层的水位，也即埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具有自由重力水面的含水层的水位。干旱区潜水位直接影响干旱区植被的生长发育、盖度、年龄结构、种群构成与演替和生物多样性，准确模拟干旱区潜水位对于维持干旱区生态系统的稳定具有重要意义。我国西北部干旱区常伴随着大坡度地形，然而目前已有地下水数值仿真技术对大坡度地形条件下的干旱区潜水位模拟存在困难。
[0003]目前，国际最具代表性的地下水数值仿真模型是美国地调局开发的MODFLOW
‑
2005模型。MODFLOW
‑
2005将潜水含水层离散成一系列网格单元，每个网格单元代表一定范围内的潜水含水层；根据达西定律可计算相邻网格单元(含水层各部分)之间的地下水渗流量，据此可构建每个网格单元(含水层各部分)的水量平衡方程，通过联立各网格单元的水量平衡方程可形成描述整个潜水含水层中地下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大坡度地形条件下的干旱区潜水位模拟方法，其特征在于，包括：S1、对潜水含水层进行网格化空间离散，获取潜水含水层模拟网格单元；S2、构建潜水数值仿真矩阵方程，求解本次迭代下各所述模拟网格单元的模拟潜水位；S3、判断本次迭代下各所述模拟网格单元的模拟潜水位是否满足预设精度阈值，若满足则结束模拟，否则返回S2进行下一次迭代。2.根据权利要求1所述的大坡度地形条件下的干旱区潜水位模拟方法，其特征在于，对潜水含水层进行网格化空间离散包括：对潜水含水层从行方向、列方向和层方向进行网格化空间离散。3.根据权利要求1所述的大坡度地形条件下的干旱区潜水位模拟方法，其特征在于，构建所述潜水数值仿真矩阵方程包括：基于水量平衡关系，构建描述所述模拟网格单元处潜水运动的水量平衡方程；其中，所述水量平衡关系为：在模拟时段内自周围六个相邻网格单元流入模拟网格单元(i,j,k)的潜水量与作用于模拟网格单元(i,j,k)之上的源汇项之和等于模拟网格单元(i,j,k)贮水量的变化；联立潜水含水层中全部所述模拟网格单元的水量平衡方程，获取所述潜水数值仿真矩阵方程。4.根据权利要求3所述的大坡度地形条件下的干旱区潜水位模拟方法，其特征在于，所述水量平衡方程为：其中，q
i,j
‑
1/2,k
、q
i,j+1/2,k
、q
i
‑
1/2,j,k
、q
i+1/2,j,k
、q
i,j,k
‑
1/2
、q
i,j,k+1/2
分别表示网格单元(i,j
‑
1,k)、(i,j+1,k)、(i
‑
1,j,k)、(i+1,j,k)、(i,j,k
‑
1)、(i,j,k+1)和(i,j,k)之间的渗流量，渗流量为正值表示潜水流向网格单元(i,j,k)，渗流量为负值表示潜水流出网格单元(i,j,k)；QS
i,j,k
为作用于网格单元(i,j,k)上的源汇项；表示网格单元(i,j,k)贮水量的变化率，(i,j,k)表示处于第i行、第j列、第k层的模拟网格单元。5.根据权利要求3所述的大坡度地形条件下的干旱区潜水位模拟方法，其特征在于，所述潜水数值仿真矩阵方程为：[A]{h}＝{q}其中，[A]为系数矩阵；{h}为待求解的潜水位向量；{q}为右端项向量，代表水量平衡方程中的常数项和已知项。6.根据权利要求3所述的大坡度地形条件下的干旱区潜水位模拟方法，其特征在于，求解本次迭代下各所述模拟网格单元的模拟潜水位包括：在水平方向上，基于预设方程组，对模拟网格单元(i,j,k)及任一相邻网格单元((i,j
‑
1,k)、(i,j+1,k)、(i
‑
1,j,k)、(i+1,j,k))之间的水平向渗流量进行计算；其中，(i,j
‑
1,k)、(i,j+1,k)分别为沿行方向上左、右侧相邻的网格单元；(i+1,j,k)、(i
‑
1,j,k)分别为沿列方向上前、后侧相邻的网格单元；
在层方向上，基于预设方程组，对模拟网格单元(i,j,k)及任一相邻的网格单元((i,j,k
‑
1)、(i,j,k+1))之间的垂向渗流量进行计算；其中，其中(i,j,k
‑
1)、(i,j,k+1)分别为沿层方向上上、下侧相邻的网格单元；将水平方向上各所述模拟网格单元和对应相邻网格单元之间的渗流量、层方向上各所述模拟网格单元和对应相邻网格单元的之间的渗流量、各所述模拟网格单元的源汇项、各所述模拟网格单元贮水量的变化率代入潜水数值仿真矩阵方程求解获取本次迭代下各所述模拟网格单元的模拟潜水位。7.根据权利要求6所述的大坡度地形条件下的干旱区潜水位模拟方法，其特征在于，在水平方向上，基于预设方程组，对模拟网格单元(i,j,k)及任一相邻的网格单元((i,j
‑
1,k)、(i,j+1,k)、(i
‑
1,j,k)、(i+1,j,k))之间的渗流量进行计算包括：用分别表示网格单元(i,j,k)和该相邻网格单元上次迭代求解的潜水位，用分别表示本次迭代待求解的潜水位，用Bot<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆垂裕，严聆嘉，吴初，陆文，何鑫，孙青言，刘淼，吴镇江，韩尚麒，吴委尘，张召召，秦韬，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
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