[发明专利]一种河流与地下水耦合模拟参数的生成方法及装置

说明书

本发明提供了一种河流与地下水耦合模拟参数的生成方法及装置，该河流与地下水耦合模拟参数的生成方法包括：获取基于地下水网格单元的地下水数值模型和基于子流域的水循环模拟模型；对所述地下水数值模型和所述水循环模拟模型进行耦合处理；获得进行耦合处理后、与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量；根据所述交互水量，生成河流与地下水耦合模拟参数。通过与子流域河段单元相耦合的地下水数值网格单元的交互水量的获得，进而使得生成的河流与地下水耦合模拟参数的精度更高。

技术领域

本发明涉及河流与地下水耦合模拟领域，具体是一种河流与地下水耦合模拟参数的生成方法及装置。

背景技术

关于地下水数值仿真技术及其系统，目前技术主要有以下几种。一种是单纯的地下水数值仿真技术及系统，仅仿真地下水自身循环过程，不考虑地下水循环与外部水分循环条件的信息交互与相互影响。此类仿真技术及系统很多，代表仿真技术及相关系统有Visual Modflow、FEFLOW、Visual Groundwater等等。二是文件交换形式的水循环模拟与地下水数值仿真技术耦合方法。先用水循环模拟计算出地下水数值仿真所需的前期数据信息，再将数据信息处理成符合地下水数值仿真要求的数据文件格式，最后地下水数值仿真系统读入上述数据文件完成仿真过程。该技术属于松散数据耦合式的解决方案。三是网格式交互的水循环模拟与地下水数值仿真技术方法，这类技术方法代表有MIKE-SHE、IGSM、MODHMS等。主要技术关键是将水循环模拟时的网格单元与地下水数值仿真时的网格单元构成严格的一一对应关系，通过每个网格单元内数据的同步交互，可实现水循环模拟与地下水数值仿真的统一，该技术方案是目前本领域内相对较为先进的代表技术。四是基于子流域的水循环模拟与地下水数值仿真技术耦合方法。主要关键技术是通过子流域与地下水仿真系统网格单元间的融合，能够实现数据的双向传输及大空间尺度和长仿真期的模拟。

前三种地下水数值仿真技术都不同程度存在若干不足。对于单纯的地下水数值仿真技术及系统，缺陷源于仅从地下水自身循环的观点看待地下水，基本上不考虑地下水与土壤水、地表水之间水分转化的相互影响效应，造成一些地下水仿真所需的关键数据，如降水入渗补给量、河道渗漏补给量等，只能在地下水仿真系统外部显式输入。当进行较大尺度的河流与地下水耦合模拟时，由于下垫面条件和地表岩性参数的复杂性、人类活动等因素的影响，直接确定这些数据十分困难，精度也难以保证。文件交换形式的水循环模拟与地下水数值仿真技术耦合方法，其缺点在于，通常这种技术方法只能实现从水循环模拟到地下水数值仿真的单向数据信息传递，地下水数值仿真的数据信息无法同步反馈到水循环模拟过程中实现双向作用过程，水循环模拟系统的优势在于可以模拟大气水-土壤水-地表水-地下水的一体化过程，但地下水循环部分多数以均衡模式(水桶模式)处理，缺乏计算地下水侧向流动过程的能力，而这正是地下水数值仿真系统的优势。网格式交互的水循环模拟与地下水数值仿真技术方法，目前的主要不足在于两方面，一是对水循环模拟和地下水数值仿真技术方法的要求比较严格，如两者都必须基于矩形网格，而且必须共享同一网格单元剖分。问题在于网格单元尺度太大时水循环模拟将产生明显的尺度效应，影响模拟精度，应用过程中需要将网格单元控制在较小尺度范围内。对于面积较大的流域或区域，建模时网格单元的规模将十分庞大，导致运行十分耗时，这样对硬件系统的存储能力和计算能力要求都很高。二是基于网格单元的水循环模拟系统虽然物理机制较强，但一般结构都比较复杂、需要大量参数和数据支撑，专业性很强，不易被一般用户掌握。

针对以上现存仿真技术存在的不足，基于子流域的水循环模拟与地下水数值仿真技术耦合方法应运而生。这种耦合模型较前三种模型主要有以下优势：①、具有在大空间尺度流域/区域和长仿真期条件下应用的能力；②、能进行水循环模拟与地下水数值仿真过程的双向反馈；③、在保证精度的基础上具有较高的运行效率；④、技术方法通用，并且相对易于推广应用。