[发明专利]一种一维河网概化与高性能一二维耦合的洪水分析方法

权利要求书

1.一种一维河网概化与高性能一二维耦合的洪水分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：建立一维河网模型；

步骤S2：考虑河网模型中的控制工程，该单元模型包括闸、坝、水库和行蓄洪区口门；

步骤S3：零维调蓄和节点方程的计算；

步骤S4：选择控制条件模型要素，控制条件模型要素作用于堰、闸和泵对水流运动进行的控制影响；

步骤S5：建立全流域河网耦合模型；

步骤S6：建立二维浅水模型；

步骤S7：确定二维浅水模型在数值离散时，变量在计算网格中的位置；

步骤S8：计算二维浅水模型中的通量；

步骤S9：底坡源项的计算；

步骤S10：摩擦阻力源项的计算；

步骤S11：构造空间二阶精度格式；

步骤S12：时间积分的计算。

2.如权利要求1所述的一种一维河网概化与高性能一二维耦合的洪水分析方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用圣维南方程组对河道一维水流运动关系进行计算，对任一由断面与断面组成的河段，圣维南方程组采用四点线性隐式差分格式进行数值离散，可得任一河段的差分方程，从而求取首、末节点水位和断面流量。

3.如权利要求1所述的一种一维河网概化与高性能一二维耦合的洪水分析方法，其特征在于，在所述步骤S2中，汇流型单元模型用于进行防洪调度和水资源调度，进行模拟过水流量过程。

4.如权利要求1所述的一种一维河网概化与高性能一二维耦合的洪水分析方法，其特征在于，在所述步骤S3中，

节点水量平衡方程为：

式中：A(z)为节点调蓄面积，∑Q为包括降雨产汇流、河道出入流在内的所有出入节点的流量。

5.如权利要求1所述的一种一维河网概化与高性能一二维耦合的洪水分析方法，其特征在于，在所述步骤S4中，控制条件模型要素包括增量控制和Gate控制，增量控制方式又包括工程的启用条件、工程开启过程、控制工程，工程启用条件主要有水位控制、流量控制和水位流量统计值控制；工程开启过程主要有开启度增量和开启度相对值；控制工程将工程启用条件和开启过程组合，Gate控制方式用于平原河网地区，在同一位置闸泵共存，进行联合调度。

6.如权利要求1所述的一种一维河网概化与高性能一二维耦合的洪水分析方法，其特征在于，在所述步骤S5中，全流域河网耦合是一维河网、联系及零维之间的耦合。

7.如权利要求1所述的一种一维河网概化与高性能一二维耦合的洪水分析方法，其特征在于，在所述步骤S6中，二维浅水方程为：

式中，h为水深；u为x方向的流速；v为y方向的流速；s_x，s_y为源项。

8.如权利要求1所述的一种一维河网概化与高性能一二维耦合的洪水分析方法，其特征在于，在所述步骤S10中，摩擦阻力源项进行半隐式离散。

9.如权利要求1所述的一种一维河网概化与高性能一二维耦合的洪水分析方法，其特征在于，在所述步骤S12中，由于时间坐标轴和空间坐标轴的不同，采用时间离散采用向前差分的计算方式进行时间积分的计算。

10.如权利要求1所述的基于一种一维河网概化与高性能一二维耦合的洪水分析方法，其特征在于，所述一维河网概化与高性能一二维耦合的洪水分析方法还包括边界条件的求取，边界条件又包括单宽流量边界条件、水位边界条件、流量边界条件、固壁边界条件和干湿界面的处理。