[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

说明书

本发明公开了一种复杂感潮河网的多源复合灾害淹没风险的模拟方法，包含了天文潮–风暴潮–洪水–咸潮–降水多尺度动力过程全耦合模型的构建方法，可以分析复杂河网在气候变化情景下山洪、风暴潮、咸潮及暴雨等极端复合灾害的淹没和咸潮上溯风险。通过潜在淹没区域确定、模型网格优化、数值格式设置及并行加速等技术手段，在保证河网中动量和物质通量守恒的基础上，最大程度上优化了计算效率，可实现在河口–近海跨尺度空间区域内兼顾多源灾害淹没和盐水分层高精度模拟的目的。本发明可解决传统模拟中水动力、盐度、近岸复杂地形相对孤立无法相互作用的问题，为科学评估河口区多源灾害的风险及重现期提供技术支持，具有突出的社会效益和防灾减灾经济效益。

技术领域

本发明属于海岸灾害风险模拟和评估技术领域，尤其涉及一种复杂感潮河网的多源复合灾害淹没风险的模拟方法。

背景技术

沿海低洼区域是海洋风暴潮等灾害的易感区域，通常具有较高的脆弱性，而河口区域同时又容易受到流域洪水的侵袭。在气候变化的影响下，极端洪水、高强度热带气旋、风暴潮、暴雨及咸潮等极端事件形成复合链式灾害的风险增大，而海平面上升、地面沉降和高强度热带气旋增加^[1-6]进一步加剧了河口、沿海区域的淹没风险以及次生地质灾害的发生概率。尤其是在河口复杂感潮河网区，在气候变化和人类活动的双重作用下，河网区河床不均匀下切、流域暴雨洪水和城市内涝出现更加集中的趋势。因此，对以上多源复合灾害的相互作用机制的深入认识和对其影响区域、影响程度及相应重现期等的灾害风险评估的迫切需求，需要借助于实现多尺度动力过程全耦合的精细数值模型，来揭示复合灾变过程中驱动要素相互作用机制、多重致灾过程交错特性及其对气候变化的响应规律。

发明内容

发明目的：针对上述技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种复杂感潮河网的多源复合灾害淹没风险的模拟方法。通过建立考虑气候变化的天文潮–风暴潮–洪水–咸潮–降水“多碰头”遭遇的多尺度动力过程耦合模型，解决传统模拟中水动力、盐度、近岸复杂地形的相对孤立无法相互作用的问题。可对河口复杂感潮河网等复杂环境下的复合灾害遭遇组合、风险及演变规律加深认识。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为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。

进一步地，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：

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。

进一步地，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等；

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。