买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：中国水利水电科学研究院

摘要：本发明公开了一种基于河道与防洪保护区一体化的溃堤洪水模拟方法。将河道与防洪保护区作为一个整体进行一体化二维非结构剖分，通过溃口连接器连接河道与防洪保护区，当河道洪水位触发了溃口连接器的溃决条件时，采用堰流公式计算溃口流量，该溃口流量在对应河道单元和防洪保护区单元内作为源项处理，从而实现河道洪水与防洪保护区洪水均采用二维水动力模型进行一体化模拟分析。该方法可以细致考虑堤防内外水动力变化过程对溃口出流的影响，克服现有一、二维模型耦合模拟时遇到的河道水面均化的缺陷，另外溃口连接器物理意义清晰，可方便实现各种溃决方式和溃决情形的计算。本方法为防洪保护区溃堤洪水风险分析提供了一种新的解决方案。

主权项：1.一种基于河道与防洪保护区一体化的溃堤洪水模拟方法，其特征在于：将河道与防洪保护区作为一个整体进行统一二维非结构剖分，堤防顶部作为设置溃口连接器的区域不参与剖分，在可能溃决堤段，设置溃口连接器，溃口连接器上设置相关的溃决属性，当河道洪水位触发了溃口连接器内存储的溃决条件时，采用堰流公式计算溃口出流量，所述溃口出流量在对应河道单元和防洪保护区单元内作为源项处理，实现河道洪水与防洪保护区溃决洪水均采用二维水动力模型进行一体化模拟分析，具体步骤如下：1获取基础数据资料：包括河道和防洪保护区地形高程数据、土地利用类型数据、堤防的空间分布数据、堤防险工险段数据、河道上游入流过程数据以及河道下游的水位流量关系数据；2计算区域网格离散：采用四边形非结构网格对河道和防洪保护区进行空间离散，其中堤防顶部的两条边线作为网格剖分的控制线，控制线离散后的线段称为离散单元的连接边，网格离散的长度控制在10～50m之间，两条控制线之间的区域不参与网格剖分；3溃口连接器设置：根据险工险段的数据在两条控制线之间设置不同数量的溃口连接器，每个溃口连接器属性包括对应的河道单元编号与防洪保护区单元编号、溃决触发水位阈值Zc、溃口底高程信息Zb、溃口发展历时Tb和溃口宽度Lb，溃口宽度Lb的长度与对应所有河道单元连接边总长度和所有防洪保护区单元的连接边的总长度相等；4模型参数赋值及初始化：根据地形高程数据给四边形非结构网格单元赋值高程信息，利用土地利用类型数据给四边形非结构网格单元赋值糙率值，给河道四边形非结构网格单元赋值初始水深值和流速值，给防洪保护区四边形非结构网格单元的初始水深值和流速值均赋值为0；5确定时间步长dt：模型计算采用显格式进行，稳定性受到CFL条件限制，根据当前t时刻各单元的水力要素值获取dt值；获取t时刻河道边界条件值；6洪水过程模拟：采用完整二维浅水方程组统一模拟河道与防洪保护区内洪水的运动，当没有触发溃口连接器的溃决条件时，洪水仅在河道内运动，计算更新河道水力要素值到t+1时刻；当溃口连接器对应的河道单元平均水位值达到了设置的溃决水位阈值时触发溃决，溃口的溃决模式默认为瞬时溃决，溃口为矩形，此时根据该溃口连接器对应的河道单元和防洪保护区单元水位的平均值采用堰流公式计算溃口出流量Qb，然后根据溃口连接器对应的每个河道单元的连接边长占溃口宽度的权重计算各单元出流量Qbi，公式如下： 式中，Qbi为与溃口连接器对应的第i个河道单元的出流量，Li为与溃口连接器对应的第i个河道单元的连接边长；再根据溃口连接器对应的每个防洪保护区单元连接边长占溃口宽度的权重计算单元出流量Qbj，具体公式如下： 式中，Qbj为与溃口连接器对应的第j个防洪保护区单元的入流量，Lj为与溃口连接器对应的第j个防洪保护区单元的连接边长；Qbi和Qbj在各自单元的连续方程求解中作为源项处理，溃决条件触发后，河道和防洪保护区均有洪水运动，计算更新河道和防洪保护区单元的水力要素值到t+1时刻；7更新t＝t+dt，重复步骤5～6直至计算结束。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国水利水电科学研究院 一种基于河道与防洪保护区一体化的溃堤洪水模拟方法