[发明专利]基于正方形自适应网格的二维水文-水动力单向耦合方法

摘要

本发明提出了一种基于正方形自适应网格的二维水文‑水动力单向耦合方法，包括：步骤1，基于分布式水文模型的正方形计算网格(M1)，构建二维水动力模型的自适应计算网格(M2)；步骤2，获取分布式水文模型计算所得的小时尺度净雨量栅格数据；步骤3，在空间尺度上，根据代数关系将M1栅格数据转化为M2栅格数据；步骤4，在时间尺度上，采用插值法将小时尺度M2栅格数据转化为与二维水动力模型时间步长一致的秒尺度M2栅格数据；步骤5，降尺度后的栅格数据即可作为驱动条件，输入二维水动力模型中质量守恒方程的源项进行水动力计算。本发明保证了耦合过程中的质量守恒，确保了水循环过程的连贯性，提高了对地形/地貌变化复杂地区的模拟精度。

主权项

1.一种基于正方形自适应网格的二维水文‑水动力耦合模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，基于分布式水文模型的正方形计算网格(M1(i,j))，构建二维水动力模型的自适应计算网格(M2(i,j,is,js))；步骤2，获取分布式水文模型计算所得的小时尺度净雨量栅格数据；步骤3，在空间尺度上，根据代数关系将M1栅格数据转化为M2栅格数据；步骤4，在时间尺度上，采用插值法将小时尺度M2栅格数据转化为与二维水动力模型时间步长一致的秒尺度M2栅格数据；步骤5，降尺度后的栅格数据即可作为驱动条件，输入二维水动力模型中质量守恒方程的源项进行水动力计算。步骤6，根据上述方法的具体计算方法如下：式(1)为空间降尺度(步骤3)，其中，r_i,j表示基于M₁的分布式水文模型计算所得的小时尺度净雨量；i，j为栅格序号；r_i,j,is,js表示基于M₂的二维水动力模型的小时尺度净雨量；i,j,is,js为栅格序号，其中is＝1，…，Ms；js＝1，…，Ms；Ms＝2^lev；lev表示网格细分的级数，式(2)为时间降尺度(步骤4)，表示基于M₂的秒尺度净雨量；n代表当前计算步骤；Δtⁿ为水动力模型当前计算步骤的时间步长；3600代表一小时包含3600秒；式(3)为每个时间步长质量守恒方程源项的计算公式(步骤5)，其中，为水动力模型质量守恒方程的源项。