[发明专利]一种复杂感潮河网的多源复合灾害淹没风险的模拟方法

权利要求书

1.一种复杂感潮河网的多源复合灾害淹没风险的模拟方法，包括如下步骤：

步骤1，搭建针对复杂感潮河网的网格模型；

步骤2，建立和设置多尺度动力过程全耦合的数学模型；

步骤3，模拟计算多源灾害的动力耦合过程；

步骤4，提取淹没与咸潮灾害信息，完成多源复合灾害淹没风险的分析和模拟。

2.根据权利要求1所述的一种复杂感潮河网的多源复合灾害淹没风险的模拟方法，其特征在于：所述步骤1中针对复杂感潮河网的网格模型，包括计算区域确定、网格剖分、数据收集及网格高程值确定，步骤1包括以下步骤：

步骤1.1，根据研究区域特点确定网格模型计算区域；

步骤1.2，对计算区域进行网格剖分；

步骤1.3，计算所述网格的水深和地形值。

3.根据权利要求2所述的一种复杂感潮河网的多源复合灾害淹没风险的模拟方法，其特征在于：所述步骤1.1中计算区域包括感潮河网、潜在淹没区域及河口外近大陆架海域；步骤1.1包括：收集研究区域的地形数据、气象数据及水文数据；根据水文和验潮测站的多年水位数据，确定河口河网区的潮区界位置，感潮河段范围需包含在建模范围之内；根据研究区域的DEM高程数据、历史洪水洪峰数据和历史风暴潮位数据，以等高线阈值在感潮河网和河口区域确定潜在淹没区域；所述等高线阈值的选取应大于河网、河口区历史最大水位高度与海平面上升值的线性叠加，且应考虑余量以涵盖多源灾害遭遇时的非线性效应。

4.根据权利要求3所述的一种复杂感潮河网的多源复合灾害淹没风险的模拟方法，其特征在于：所述步骤1.2中网格剖分包括水平向网格剖分和/或垂向网格剖分，步骤1.2包括：水平向网格剖分采用三角形和/或四边形网格的非结构网格，水平向网格的剖分按河道、分流汇流区、外海及潜在淹没区域进行分区设置，各区域之间由控制线分隔并通过调整控制线上节点间距控制不同区域的网格密度；河网区河道采用沿河道走向的三角形和/或四边形网格，分流汇流区、外海及潜在淹没区域采用三角形网格；同时，各区域网格分辨率渐变衔接；

垂向网格剖分采用LSC²混合分层方案，对水深浅的上游河段采用二维网格，对垂向分层作用显著区域的其它区域采用三维网格；

当多源灾害模拟中无需耦合咸潮上溯动力过程时，进行水平向网格剖分即可，降维采用数学模型的平面二维模式进行计算。

5.根据权利要求4所述的一种复杂感潮河网的多源复合灾害淹没风险的模拟方法，其特征在于：所述步骤1.3包括：

淹没模拟对DEM高程数据分辨率的要求高，收集包括局部高精度航测水深数据、雷达和/或激光地面高程数据和能够公开下载的全球DEM高程数据在内的所有数据，将不同来源和不同分辨率的数据进行融合，获得融合后的水深或高程数据；所述融合包括所有数据经高程基准统一后，进行数据裁剪和拼接处理，通过数据重采样融合为单一的栅格化水深地形数据文件；采用融合后的水深或高程数据在网格模型节点处进行插值，获得网格各节点处的水深或地形值。

6.根据权利要求5所述的一种复杂感潮河网的多源复合灾害淹没风险的模拟方法，其特征在于：所述的步骤2中多尺度动力过程包括天文潮、风暴潮、洪水、咸潮和降水，多尺度动力过程全耦合的数学模型，包括多动力过程求解的控制方程、离散方式、初始和边界条件、计算参数及相关数据，建立的数学模型能够针对步骤1中创建的复杂感潮河网网格模型进行计算求解，步骤2包括：

采用基于非结构网格的有限元和有限体积离散方法的SCHISM模式求解包括风暴潮和洪水在内的多物理过程共同作用下的地表水流动；所述有限元和有限体积离散方法采用Eulerian–Lagrangian算法求解采用Boussinesq假设和静压假设的Navier–Stokes方程，咸潮上溯过程的模拟同时求解以盐度和温度为状态变量的物质输运方程。