[发明专利]底摩擦关系确定方法、装置及电子设备

说明书

本发明提供了一种底摩擦关系确定方法、装置及电子设备，涉及海洋预报技术领域，该方法包括：构建目标海域的水深函数；根据该水深函数，以及该目标海域的底摩擦系数与水深之间的预设关系，构建该目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系表达式；求解该底摩擦关系表达式中的系数；根据该底摩擦关系表达式和该系数，确定该目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系。本发明通过构建连续可导的水深函数，结合广义曼宁型公式中底摩擦系数与水深之间的幂指数关系，确定潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系，可以提高底摩擦系数计算过程的稳定性，并提升计算结果的准确性。

技术领域

本发明涉及海洋预报技术领域，尤其是涉及一种底摩擦关系确定方法、 装置及电子设备。

背景技术

地球上的海水受到月球和太阳的万有引力作用产生的一种规律性的上 升下降运动叫做潮汐，地球上所有生物尤其是人类的生存和发展与潮汐密 切相关，潮汐潮流的准确预报可为海洋资源的开发利用、环境保护、海港 建设和能源利用提供海洋环境基本信息，如何把潮汐潮流预报的更加准确 是非常具有现实意义的。通常进行潮汐潮流的预报工作大都采用数值模拟的方法，其主要原理是求解海水的动力学方程组，在这其中底摩擦系数的 取值是影响模拟结果的一个关键因素。

目前，通常通过广义Manning型摩擦关系式计算底摩擦系数，但是， 该关系式是分段函数，转折点的水深通常是凭人为经验取值，计算结果受 主观影响较大；并且，该函数在转折点不平滑，也即不可导，使得在实际 模拟中会出现模拟不稳定等溢出问题。整体而言，现有底摩擦系数的计算过程稳定性较差，其计算结果的准确性也较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种底摩擦关系确定方法、装置及 电子设备，可以提高底摩擦系数计算过程的稳定性，并提升底摩擦系数计 算结果的准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种底摩擦关系确定方法，包括：构 建目标海域的水深函数；该水深函数随自变量水深递增，并且，当该自变 量水深取无穷大和无穷小时，该水深函数收敛；根据该水深函数，以及该 目标海域的底摩擦系数与水深之间的预设关系，构建该目标海域的潮汐潮 流预报模拟中的底摩擦关系表达式；求解该底摩擦关系表达式中的系数；根据该底摩擦关系表达式和该系数，确定该目标海域的潮汐潮流预报模拟 中的底摩擦关系。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方 式，其中，上述构建目标海域的水深函数的步骤，包括：通过arctan函数 构建目标海域的水深函数。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方 面的第二种可能的实施方式，其中，该目标海域的水深函数的表达式为：式中，G(h)为目标海域的水深函数；h 为自变量水深；h₀为该目标海域的最大水深；a,b,c,d均为系数；并且，当 h→0时，G(h)＝-1；当h→+∞时，G(h)＝1。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方 式，其中，该预设关系为幂指数关系，构建得到的该目标海域的潮汐潮流 预报模拟中的底摩擦关系表达式为：式中，r为目标海域的底摩擦系数；r₁和r₂分别为该目标 海域的最小底摩擦系数和最大底摩擦系数；h为自变量水深；h₀为该目标海 域的最大水深；a,b,c,d均为常系数。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方 式，其中，上述求解该底摩擦关系表达式中的系数的步骤，包括：通过对 目标海域进行数值模拟实验，得到该目标海域的底摩擦关系表达式中的系 数。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方 面的第五种可能的实施方式，其中，该底摩擦关系表达式中的系数为：其中，r₁和r₂分别为该目标海域的最小底摩擦系数和最大底 摩擦系数；a,b,c,d均为常系数。