一种河网水动力求解方法技术

本发明专利技术公开了一种河网水动力求解方法

【技术实现步骤摘要】
一种河网水动力求解方法、系统、存储介质及设备


[0001]本专利技术涉及一种河网水动力求解方法
、
系统
、
存储介质及设备，属于河网计算

。

技术介绍

[0002]研究河网时常采用数值模拟方法，具体基于三对角方程求解河网的水动力，但是随着水网建设，对大范围
、
长时间序列的河网模拟需求越来越大，而在求解河网三对角方程时，每个时间步中每个断面都需要存储一组断面系数，从而导致河网的水动力求解越来越慢
。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种河网水动力求解方法
、
系统
、
存储介质及设备，解决了
技术介绍
中披露的问题
。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种河网水动力求解方法，包括：
[0006]根据获取的河段各断面信息，构建除首断面和末断面外的其余断面的初始系数矩阵；其中，初始系数矩阵中一行元素包括与当前断面流量或水位相关的系数
、
与上一断面流量或水位相关的系数
、
与下一断面流量或水位相关的系数以及常数项；
[0007]消去系数矩阵中的0元素，获得新的系数矩阵；
[0008]将新的系数矩阵中的与上一断面流量或水位相关的系数
、
以及与下一断面流量或水位相关的系数消去，获得仅与首断面和末断面有关的最终系数矩阵；
[0009]根据最终系数矩阵<br/>、
首断面边界条件
、
以及末断面边界条件，求解河网水动力
。
[0010]初始系数矩阵为：
[0011][0012]式中，
n
为除首断面和末断面外的其余断面总数，
δ
i
为常数项，
α
i
x
i
‑1+
β
i
x
i
+
γ
i
x
i+1
＝
δ
i
，
x
i
‑1、x
i
、x
i+1
分别为第
i
‑1个断面
、
第
i
个断面
、
以及第
i+1
个断面的流量或水位，
β
i
为与第
i
个断面流量或水位相关的系数，
α
i
为与第
i
‑1个断面流量或水位相关的系数，
γ
i
为与第
i+1
个断面流量或水位相关的系数
。
[0013]将新的系数矩阵中的与上一断面流量或水位相关的系数
、
以及与下一断面流量或水位相关的系数消去，获得仅与首断面和末断面有关的最终系数矩阵，包括：
[0014]针对新的系数矩阵，依次从上往下消去
α
i
～
α
n
、
从下往上消去
γ
i
～
γ
n
，获得仅与首断面和末断面有关的最终系数矩阵；
[0015]消去
α
i
～
α
n
后的系数矩阵为：
[0016][0017]式中，均为转换后的系数，为转换后的常数项，为转换后的常数项，
[0018]消去
γ
i
～
γ
n
后的系数矩阵为：
[0019][0020]式中，
a
i
、c
i
均为转换后的系数，
d
i
为转换后的常数项，
[0021]c
n
＝
γ
n
，
[0022]根据最终系数矩阵
、
首断面边界条件
、
以及末断面边界条件，求解河网水动力，包括：
[0023]根据最终系数矩阵，构建断面系数方程，将首断面边界条件和以及末断面边界条件加入断面系数方程，求解河网水动力
。
[0024]一种河网水动力求解系统，包括：
[0025]矩阵构建模块，根据获取的河段各断面信息，构建除首断面和末断面外的其余断面的初始系数矩阵；其中，初始系数矩阵中一行元素包括与当前断面流量或水位相关的系数
、
与上一断面流量或水位相关的系数
、
与下一断面流量或水位相关的系数以及常数项；
[0026]消0模块，消去系数矩阵中的0元素，获得新的系数矩阵；
[0027]转换模块，将新的系数矩阵中的与上一断面流量或水位相关的系数
、
以及与下一断面流量或水位相关的系数消去，获得仅与首断面和末断面有关的最终系数矩阵；
[0028]水动力求解模块，根据最终系数矩阵
、
首断面边界条件
、
以及末断面边界条件，求解河网水动力
。
[0029]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行河网水动力求解方法
。
[0030]一种计算机设备，包括一个或多个处理器
、
以及一个或多个存储器，一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行河网水动力求解方法的指令
。
[0031]本专利技术所达到的有益效果：本专利技术将初始系数矩阵转换成仅与首断面和末断面有关的最终系数矩阵，即无需存储除了除首断面和末断面外的其余断面系数，整个求解过程仅涉及首断面和末断面系数，不仅降低了存储空间的占用，而且加快了求解速度
。
附图说明
[0032]图1为河网水动力求解方法的流程图；
[0033]图2为模拟河段示意图
。
具体实施方式
[0034]下面结合附图对本专利技术作进一步描述
。
以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围
。
[0035]如图1所示，一种河网水动力求解方法，包括以下步骤：
[0036]步骤1，根据获取的河段各断面信息，构建除首断面和末断面外的其余断面的初始系数矩阵；其中，初始系数矩阵中一行元素包括与当前断面流量或水位相关的系数
、
与上一断面流量或水位相关的系数
、
与下一断面流量或水位相关的系数以及常数项；
[0037]步骤2，消去系数矩阵中的0元素，获得新的系数矩阵；
[0038]步骤3，将新的系数矩阵中的与上一断面流量或水位相关的系数
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种河网水动力求解方法，其特征在于，包括：根据获取的河段各断面信息，构建除首断面和末断面外的其余断面的初始系数矩阵；其中，初始系数矩阵中一行元素包括与当前断面流量或水位相关的系数
、
与上一断面流量或水位相关的系数
、
与下一断面流量或水位相关的系数以及常数项；消去系数矩阵中的0元素，获得新的系数矩阵；将新的系数矩阵中的与上一断面流量或水位相关的系数
、
以及与下一断面流量或水位相关的系数消去，获得仅与首断面和末断面有关的最终系数矩阵；根据最终系数矩阵
、
首断面边界条件
、
以及末断面边界条件，求解河网水动力
。2.
根据权利要求1所述的河网水动力求解方法，其特征在于，初始系数矩阵为：式中，
n
为除首断面和末断面外的其余断面总数，
δ
i
为常数项，
α
i
x
i
‑1+
β
i
x
i
+
γ
i
x
i+1
＝
δ
i
，
x
i
‑1、x
i
、x
i+1
分别为第
i
‑1个断面
、
第
i
个断面
、
以及第
i+1
个断面的流量或水位，
β
i
为与第
i
个断面流量或水位相关的系数，
α
i
为与第
i
‑1个断面流量或水位相关的系数，
γ
i
为与第
i+1
个断面流量或水位相关的系数
。3.
根据权利要求2所述的河网水动力求解方法，其特征在于，将新的系数矩阵中的与上一断面流量或水位相关的系数
、
以及与下一断面流量或水位相关的系数消去，获得仅与首断面和末断面有关的最终系数矩阵，包括：针对新的系数矩阵，依次从上往下消去
α
i
～
α
n
、
从下往上消去
γ
i
～
γ
n

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭，徐津，王玲玲，朱海，徐鹏程，韩建军，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：