[发明专利]一种平原河网地区的洪水演进模拟方法

权利要求书

1.一种平原河网地区的洪水演进模拟方法，其特征在于该模拟方法包括如下步骤：

步骤1)：采用GIS的空间编辑和分析，对研究区域的河网概化和自动编号，所述河网是由众多纵横交错的河道构成的整体；

步骤2)：取消现有技术中河网结构的内、外河道的区分，对河网外部边界采用特殊节点予以概化，且以特殊节点方程处理；

步骤3)：构建分布式的水库群调蓄模型：将河网分隔出的每个多边形区域均看成一个水库，每个多边形区域均采用水量平衡方程构造单个水库调蓄模型，整个河网区域的多个多边形区域就构成了分布式的水库群调蓄模型；

步骤4)：求解河网未知量：采用一套统一的河道追赶系数，对于节点方程组采用三元组表存储系数矩阵的非零元素，所述节点方程组包括河网外部边界节点方程、非河网外部边界节点方程，节点方程组采用松弛迭代法公式求解，所述松弛迭代法公式中引入有记录数组以记录每行第一个非零元素在存储非零元素的三元组结构体数组中的序号。

2.根据权利要求1所述的一种平原河网地区的洪水演进模拟方法，其特征在于：步骤2)中边界以节点概化，且以节点方程特殊处理：

a)对于连接流量QQ₀边界节点N1，所述边界节点N1所在河道连接另一端节点N2，则其节点方程为：

QQ₀＝α+βZ_N1+ζZ_N2

其中，σ、β、ζ为连接流量边界的河道的首断面的追赶系数；

b)对于连接水位ZZ₀边界的节点NN，则其节点方程为：

Z_NN＝ZZ₀。

3.根据权利要求1或2所述的一种平原河网地区的洪水演进模拟方法，其特征在于：步骤3)中河网分隔出有m个水库，对于第i个水库，水量平衡方程为：

其中，所述S_i为水库面积，V_i为水库的容积，P_i为水库净雨，Q_i为水库与周边n条河道的交换流量之和，Z_i为水库的水位，为水库连接的第j条河道的水位，σ、m、B、H分别为虚拟闸的淹没系数、流量系数、闸净宽和闸上水头。

4.根据权利要求3所述的一种平原河网地区的洪水演进模拟方法，其特征在于：所述水库的容积包括田面高程以下、田面高程以上，田面高程以下包括未概化的小河道水面的容积、沟渠水面的容积、湖塘水面的容积，田面高程以上为整个多边形区域为底的柱型容积，水库的容积表示公式为：

其中，所述V_i为水库的容积，Z_i为水库的水位，Z_d为未概化的水面底高程，H₀为田面高程，χ为多边形区域的水面率。

5.根据权利要求1所述的一种平原河网地区的洪水演进模拟方法，其特征在于：步骤4)中采用三元组表存储非零元素后松弛迭代法可表达为：

其中，Node(k)代表存储非零元素的三元组结构体数组，Node(k).I代表第k个非零元素的行号，Node(k).J代表第k个非零元素的列号，Node(k).V表第k个非零元素的值，所述Zi为节点的水位，所述Ri为节点矩阵方程的常数项，ω为松弛系数，所述b(i)为记录每行第一个非零元素在Node(k)中序号的数组。