[发明专利]集总式水文模型和二维水动力模型的耦合方法

摘要

本发明提出了一种集总式水文模型和二维水动力模型的耦合方法，包括：步骤1，数据处理：获取并处理集总式水文模型和二维水动力模型所需基础数据，其中水动力模型的计算网格、土地利用栅格数据均采用与高程数据DEM栅格数据相一致的网格；步骤2，构建水文模型及计算：基于基础数据构建集总式水文模型；步骤3，耦合方法：采用降尺度方法使所得的径流过程与水动力模型的时空尺度保持一致；步骤4，水动力模型构建及计算：将降尺度后的径流栅格数据读入水动力模型进行计算，可得到洪水特征值的空间分布。本发明对数据要求相对较低，可应用于少/无资料地区；耦合部分计算简单，减少了数值计算中的误差和不确定性。

主权项

1.一种集总式水文模型和二维水动力模型的耦合方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，数据处理：整理集总式水文模型和二维水动力模型所需基础数据，其中：水动力模型采用与地面高程数据DEM栅格数据相一致的计算网格，并将土地利用数据处理为与地面高程数据相同的栅格数据；根据每个栅格的土地利用类型，查表得到糙率系数；步骤S2，水文模型构建及计算：根据所述基础数据构建集总式水文模型，包括：采用集总式水文模型计算流域的产汇流过程，得到流域出口断面的径流过程；步骤S3，耦合方法：采用降尺度方法使所得的径流过程与水动力模型的时空尺度保持一致，其中：水文模型的时间尺度为小时，水动力模型的时间尺度为秒，因此采用公式(1)计算，可使时间尺度一致；水文模型空间尺度为一维即断面径流过程，水动力模型空间尺度为二维即全流域栅格数据，因此采用公式(2)计算，将一个断面的值均分到整个流域上，可使空间尺度一致。其中，rx_i,j是水文模型计算所得的全流域出口断面的径流值(单位：米)；Δtⁿ是二维水动力模型的时间步长；是降尺度后得到的径流值(单位：米).是二维水动力模型的控制方程组中质量守恒方程的源项；m是二维水动力计算网格的总数；步骤S4，水动力模型构建及计算：根据以上数据构建二维水动力模型并进行计算，包括：计算地表径流过程，得到不同时刻流域内每个网格的洪水特征值，包括：水深、流速。