一种水文模拟计算方法、装置及计算机设备与流程

1.本发明涉及流域水文模拟技术领域，具体涉及一种水文模拟计算方法、装置及计算机设备。


背景技术：

2.水文模型是进行流域水文模拟、揭示流域水文响应过程的重要技术手段。其中，分布式水文模型能充分反映流域内降雨和下垫面要素空间变化对径流的影响。在水文模拟技术的发展进程中，分布式水文模型以其上述模拟优势得到了广泛的应用与发展。
3.但随着gis(geographic information system或geo－information system，地理信息系统，简称gis)、rs(remote sensing，遥感技术，简称rs)技术的发展及其在水文模型中的应用，分布式水文模型计算所用的dem(digital elevation model，数字高程模型，简称dem)、土壤、植被、气象等空间数据的分辨率越来越精细。为进行模型参数优化，寻找能够准确反映流域特性的模型参数，得到精确模拟结果，模拟运算量急剧增大。同时为满足变化环境下的水文模拟需求，在分布式水文模拟基础上进行的多情景方案模拟，极大地增加了分布式水文模拟的计算量。此外，随着模拟需求的多样化，二维模拟计算的出现使得模拟运算量进一步增大。在模拟运算量不断增大的情况下，实时决策系统对模拟时效性的高要求，使得模拟效率的提升成为亟待解决的难题。
4.面对庞大的模拟运算量和亟待提升的模拟效率，传统的串行计算已经无法满足水文模型对计算能力的要求，并行计算在水文模型中开始应用并逐步发展起来。目前，在分布式水文模拟领域，关于流域自身并行特性的相关研究中，较为成熟的是借助河网二叉树编码方式将流域河网空间离散后进行并行计算。采用该方法计算时，在上游子流域未计算完成前下游子流域无法启动计算，导致大量计算单元处于暂停计算状态，较短时间内模型计算可并行程度会迅速下降。基于河网二叉树编码方式，流域计算的可并行性受限于固定的河网拓扑结构网络，也未考虑到随着产汇流过程动态演进而变化的子流域间水力学联系，因此未能充分挖掘流域自身产汇流计算的可并行度潜力。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有分布式水文模拟计算由于依赖于固定河网拓扑结构网络而存在的并行计算极限效率的缺陷，从而提供一种基于动态独立水文单元划分的分布式水文模拟计算方法、装置及计算机设备。
6.根据第一方面，本发明实施例公开了一种水文模拟计算方法，包括：获取目标区域的流域数据；基于流域数据进行划分得到多个子流域数据；根据多个子流域数据创建至少一个独立水文单元，其中每一个独立水文单元包括多个子流域数据中的至少一个子流域数据，每两个独立水文单元之间在当前时刻没有水力学联系；以当前时刻为起始时刻，每经过预设时间，根据每一个独立水文单元包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与每一个独立水文单元对应的产汇流的数据；若经过第一预设时间后，每一个独立水文单元
对应的产汇流与其他独立水文单元无水力学联系，则将每一个独立水文单元对应的产汇流的数据进行整合，得到目标区域的水文模拟结果。
7.可选地，当独立水文单元包括多个时，方法还包括：若经过第一预设时间后，存在至少一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元有水力学联系，则在第一预设时间结束后，将多个独立水文单元中，与至少一个独立水文单元中每一个独立水文单元具有水力学联系的独立水文单元整合并构成一个新的独立水文单元，第一预设时间为起始时刻后的任一个预设时间；在第二预设时间内，根据新的独立水文单元所包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与之对应的产汇流的数据，第二预设时间，为第一预设时间的下一时间段；若新的独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元无水力学联系，则将每一个新的独立水文单元对应的产汇流的数据，与多个独立水文单元中与其他独立水文单元无水力学联系的所有独立水文单元的产汇流的数据进行整合，得到目标区域的水文模拟结果。
8.可选地，基于流域数据进行划分得到多个子流域数据，具体包括：基于流域数据进行分析得到目标区域内的河网水系；对河网水系进行分级，得到分级后的河网水系；根据分级后的河网水系进行子流域划分，得到多个子流域数据。
9.可选地，产汇流包括面积的产流，预配置的降雨径流条件包括降雨量、蒸发量和下渗参数，面积的产流的计算过程，包括：基于第一独立水文单元的下渗参数，得到第一独立水文单元的下渗量；基于降雨量、蒸发量和下渗量得到面积的产流。
10.可选地，产汇流的计算还包括坡面汇流数据的计算和河道汇流数据的计算，预配置的降雨径流条件还包括水流参数，坡面汇流和河道汇流的计算过程，包括：基于第一独立水文单元的预设过流面积和水流参数，得到第一独立水文单元的流量，其中，第一独立水文单元为至少一个独立水文单元中的任一个；基于流量和预设坡面动力参数，得到坡面汇流数据；基于流量和预设河道动力参数，得到河道汇流数据。
11.可选地，在计算每一个独立水文单元的产汇流之前，方法还包括：根据第一独立水文单元的面积进行计算内核的分配，得到第一计算内核用以计算第一独立水文单元的产汇流的数据，其中第一独立水文单元为至少一个独立水文单元中的任一个。
12.根据第二方面，本发明实施例还公开了一种水文模拟计算装置，包括：获取模块，用于获取目标区域的流域数据；划分模块，用于基于流域数据进行划分得到多个子流域数据；创建独立水文单元模块，用于根据多个子流域数据创建至少一个独立水文单元，其中每一个独立水文单元包括多个子流域数据中的至少一个子流域数据，每两个独立水文单元之间在当前时刻没有水力学联系；第一产汇流计算模块，用于以当前时刻为起始时刻，经过预设时间，根据每一个独立水文单元包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与每一个独立水文单元对应的产汇流的数据；第一验证模块，用于经过第一预设时间后，验证每一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元有无水力学联系，若每一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元无水力学联系，则将每一个独立水文单元对应的产汇流数据进行整合，得到目标区域的水文模拟结果。
13.可选地，当独立水文单元包括多个时，装置还包括：动态整合模块，用于若经过第一预设时间后，验证结果为存在至少一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元有水力学联系，则在第一预设时间结束后，将多个独立水文单元中，与至少一个独立水文单
元中每一个独立水文单元具有水力学联系的独立水文单元构成一个新的独立水文单元，第一预设时间为起始时刻后的任一个预设时间；第二产汇流计算模块，用于在第二预设时间内，根据新的独立水文单元所包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与之对应的产汇流的数据，第二预设时间，为第一预设时间的下一时间段；第二验证模块，用于验证所述新的独立水文单元对应的产汇流与其他所述独立水文单元有无水力学联系，若新的独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元无水力学联系，则将每一个新的独立水文单元对应的产汇流的数据，与多个独立水文单元中与其他独立水文单元无水力学联系的所有独立水文单元的产汇流数据进行整合，得到目标区域的水文模拟结果。
14.根据第三方面，本发明实施例还公开了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行如第一方面或第一方面任一可选实施方式的水文模拟计算方法的步骤。
15.根据第四方面，本发明实施方式还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面任一可选实施方式的水文模拟计算方法的步骤。
16.本发明技术方案，具有如下优点：
17.本发明提供的水文模拟计算方法，包括：获取目标区域的流域数据，根据流域数据进行划分得到多个子流域数据。根据多个子流域数据，将多个子流域数据划分为至少一个独立水单元，每一个独立水文单元之间没有水力学联系。以当前时刻为起始时刻，每经过预设时间，根据每一个独立水文单元中包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与每一个独立水文单元对应的产汇流。若每一个独立水文单元的产汇流与其他独立水文单元之间没有水力学联系，则将每一个独立水文单元的产汇流数据进行整合，输出目标区域对应的水文模拟结果。
18.通过该方式，根据目标区域的流域数据，进行提取划分得到目标区域的多个子流域数据。进一步地，根据子流域数据之间的水力学联系创建至少一个独立水文单元，使得每一个独立水文单元之间没有水力学联系。由于每一个独立水文单元之间没有水力学联系，因此在计算每一个独立水文单元对应的产汇流时，不需要等待上游节点计算完成之后，再计算下游节点的产汇流，从而解决了传统分布式水文模拟计算依赖于固定河网拓扑结构网络而存在的并行计算极限效率的缺陷问题。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例中水文模拟计算方法的一个具体示例的流程图；
21.图2为本发明实施例中水文模拟计算方法的一个具体示例的流程图；
22.图3为本发明实施例中水文模拟计算方法的一个具体示例的示意图；
23.图4为本发明实施例中水文模拟计算方法的一个具体示例的流程图；
24.图5为本发明实施例中水文模拟计算方法的一个具体示例的流程图；
25.图6为本发明实施例中水文模拟计算方法的一个具体示例的流程图；
26.图7为本发明实施例中水文模拟计算方法的一个具体示例的流程图；
27.图8为本发明实施例中水文模拟计算方法的一个具体示例的流程图；
28.图9为本发明实施例中水文模拟计算装置的一个具体示例的原理框图；
29.图10为本发明实施例中计算机设备的一个具体示例图。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
34.针对背景技术中所提及的技术问题，本发明实施例提供了一种水文模拟计算方法，具体参见图1所示，图1为本发明实施例提供的一种水文模拟计算方法的流程图，该方法包括如下步骤：
35.步骤101，获取目标区域的流域数据。
36.示例性地，目标区域可以是需要进行水文模拟的具体的地理区域，其中目标区域的流域数据可以是数字高程模型(digital elevation model，简称dem)数据、土壤类型数据、土地利用数据及遥感影像资料等。本发明实施例对目标区域的范围和流域数据的类型和数量不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。
37.步骤102，基于流域数据进行划分得到多个子流域数据。
38.示例性地，在获取到流域数据之后，由于不同地理位置的空间存在差异，为了对目标区域进行更加准确的分析，需要对流域数据中的dem数据进行填洼、流向分析、流量计算、河流链接等预处理操作之后，再进行子流域的划分。
39.可选地，在一个具体实施例中，如图2所示，基于流域数据进行划分得到多个子流域数据可以通过如下方式实现：
40.步骤1021，基于流域数据进行分析得到目标区域内的河网水系。
41.步骤1022，对河网水系进行分级，得到分级后的河网水系。
42.步骤1023，依据分级后的河网水系进行子流域划分，得到多个子流域数据。
43.示例性地，在对dem数据进行预处理操作之后，根据预处理后的dem数据进行河网水系的提取，并对提取到的河网水系进行分级处理。子流域的划分以分级后的河网水系为基础。
44.例如，如图3所示，以目标区域的dem数据为基础，将目标区域划分为7个子流域，子流域分级采用与水系分级相同的方式。在划分子流域后，可以以划分后子流域为单位分别提取7个子流域的特征参数，通过流域数据(dem、土壤类型数据、土地利用数据及遥感影像资料等)提取水文模型模拟所需各子流域特征参数，主要包括面积、坡度、渗透性系数、不渗透系数和河道糙率等，可以将提取到参数特征与相应的子流域以映射的关系存储到数据库中，用以进行后续的产汇流计算。
45.步骤103，根据多个子流域数据创建至少一个独立水文单元，其中每一个独立水文单元包括多个子流域数据中的至少一个子流域数据，每两个独立水文单元之间在当前时刻没有水力学联系。
46.示例性地，在得到划分后子流域之后，根据子流域之间有无水力学联系将所有子流域划分为至少一个独立水文单元。水力学联系是指水文单元间的水力交换或水力学状态的相互影响。
47.例如，在划分独立水文单元时，根据流域中的关键节点位置、观测站点分布及具体的模拟需求来进行划分。具体地，对于城市流域可在已知水系分布及城市雨水管网布设的基础上，考虑关键节点(例如排口、调蓄池等)分布情况，进行独立水文单元划分，以汇入关键节点的各子流域构成独立水文单元。当进行二维洪涝模拟时，可参考历史洪水资料将常淹没区或积水区所包含的子流域整合成为独立水文单元。
48.如图3所示，根据观测站点进行划分时，当子流域2排放口设置有观测站点但处于其上一级的子流域1中没有观测站时，因此将子流域1和子流域2整合为独立水文单元1；根据模拟需求划分时，需要计算的产汇流区域包含子流域3和4时，将子流域3和4整合成为独立水文单元2；以有无水力学联系划分时，当子流域5与其他子流域的各支流都没有交集时，说明子流域5与其他子流域无水力学联系时，将其设为独立水文单元3。与此同时，将处于洪泛区的子流域6和子流域7，整合为独立水文单元4。此时，共得到4个独立水文单元用以完成后续的产汇流计算。
49.步骤104，以当前时刻为起始时刻，每经过预设时间，根据每一个独立水文单元包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与每一个独立水文单元对应的产汇流的数据。
50.示例性地，在得到各个独立水文单元之后，在每经过一个预设时间后，根据相应独立水文单元中的子流域数据和预配置的降雨径流条件计算相应预设时间段内的产汇流的数据，其中预配置的降雨径流条件可以是在预设时间内的降雨量、蒸发量和下渗参数等数据，预设时间可以是1个小时，计算产汇流时也就是根据1个小时内的降雨径流条件进行计算。
51.产汇流的计算包括在独立水文单元中对应面积的产流、坡面汇流和河道汇流计算。其中面积的产流计算包括蒸发量及采用horton公式分水文单元进行的下渗量计算。降雨扣除蒸发量及下渗量所形成的径流汇流计算分别采用曼宁公式和动力波法进行独立水
文单元内坡面汇流和河道汇流过程演算。在计算完成后可以将相应的产汇流数据存储在数据库中，用以后续对独立水文单元之间的水力学联系的验证。
52.可选地，在划分完成独立水文单元之后，可以根据每一个独立水文单元的面积大小来分配计算内核，其中，计算内核为用于计算每一个独立水文单元的具体的算子大小，从而实现计算内核的合理分配，避免了在计算产汇流的过程中出现计算机算力不足的情况。
53.例如，当独立水文单元1、2、3所对应的面积分别为50km2、30km2和20km2时，分别对应的算子大小占总算子的50％、30％和20％。
54.可选地，在一个具体的实施例中，如图4所示，产汇流包括面积的产流，预配置的降雨径流条件包括降雨量、蒸发量和下渗参数，产汇流面积的产流计算通过以下方式计算实现：
55.步骤1041，基于第一独立水文单元的下渗参数，得到第一独立水文单元的下渗量；
56.步骤1042，基于降雨量、蒸发量和下渗量得到面积的产流。
57.示例性地，下渗量通过以下公式计算得到，
[0058][0059]
其中，
[0060][0061]
其中，f为下渗速率，ks为饱和导水率、hf湿润锋处的土壤水吸力、θ土壤含水量、θs饱和土壤含水量和θ0前期土壤含水量。
[0062]
在得到下渗量之后，降雨量减下渗量和蒸发量得到面积的产流。
[0063]
可选地，在另一个具体的实施例中，如图5所示，产汇流的坡面汇流和河道汇流，通过以下方式实现：
[0064]
步骤1044，基于第一独立水文单元的预设过流面积和水流参数，得到第一独立水文单元的流量，其中，第一独立水文单元为至少一个独立水文单元中的任一个；
[0065]
步骤1045，基于流量和预设坡面动力参数，得到坡面汇流数据。
[0066]
步骤1046，基于流量和预设河道动力参数，得到河道汇流数据。
[0067]
示例性地，产汇流中汇流的计算主要包括坡面和河道的汇流计算，坡面汇流和河道汇流通过以下公式计算得到，
[0068]
计算汇流时首先需要计算径流，其中径流为降雨扣除蒸发量及下渗量所形成，径流计算公式如下：
[0069]
s＝p-et-f
[0070]
其中，s为地面径流，p为降雨量，et为蒸发量。
[0071]
汇流计算时，分别采用曼宁公式和动力波法进行独立水文单元内坡面汇流和河道汇流过程演算。
[0072]
曼宁公式：
[0073][0074]
其中，q为流量，a为过流面积，r为水力半径，s0为渠底坡度，η为曼宁粗糙系数。
[0075]
动力波法：
[0076][0077]
其中，q为流量，h为水头，u为流速，a为过流面积，sf为摩擦坡度。在计算坡面汇流和河道汇流时，只需要将相应的坡度和河道糙率、河道断面的面积等参数输入即可。
[0078]
步骤105，若经过第一预设时间后，每一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元无水力学联系，则将每一个独立水文单元对应的产汇流的数据进行整合，得到目标区域的水文模拟结果。
[0079]
示例性地，当计算得到的每一个独立水文单元的产汇流均与其他的独立水文单元没有水力学联系后，则将每一个独立水文单元的产汇流进行汇流整合，得到目标区域内总的产汇流的数据，其中汇流整合的方法与河道汇流的计算方法相同，均采用动力波法进行计算，此处不再赘述。
[0080]
在一个具体的实施例中，当存在多个独立水文单元，且在预设时间后计算得到每一个产汇流的数据中存在与其他独立水文单元有水力学联系时，如图6所示，通过以下方式实现不符合水力学联系的水文单元的整合和后续的产汇流计算与验证：
[0081]
步骤106，若经过第一预设时间后，存在至少一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元有水力学联系，则在第一预设时间结束后，将多个独立水文单元中，与至少一个独立水文单元中每一个独立水文单元具有水力学联系的独立水文单元整合并构成一个新的独立水文单元，第一预设时间为起始时刻后的任一个预设时间。
[0082]
步骤107，在第二预设时间内，根据新的独立水文单元所包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与之对应的产汇流的数据。
[0083]
第二预设时间为第一预设时间的下一时间段。
[0084]
步骤108，若新的独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元无水力学联系，则将每一个新的独立水文单元对应的产汇流的数据，与多个独立水文单元中与其他独立水文单元无水力学联系的所有独立水文单元的产汇流的数据进行整合，得到目标区域的水文模拟结果。
[0085]
示例性地，在进行每一个独立水文单元的产汇流的计算时，是计算统计每一个预设时间内相应的产汇流，再对计算得到的产汇流进行验证，之后计算第二预设时间的产汇流。根据预设时间的不同，计算分为两种路径，一种是：如图7所示，其中每一预设时间均为单位时间；第二种情况是：如图8所示，其中第一预设时间为全部模拟时间，第二预设时间是检验独立水文单元假设不成立时刻之后的剩余模拟时间。
[0086]
对于第一种情况，在单位时间(第一预设时间)内，计算每一个独立水文单元的产汇流，计算结束后，立即判断每一个独立水文单元之间的独立水文单元假设是否成立(即有无水力学联系)，当独立水文单元假设成立时，进行下一单位时间(第二预设时间)的产汇流计算直至全部模拟时间结束，将独立水文单元的产汇流的数据整合输出。当不成立时，将独立水文单元中不成立的水文单元重新整合得到新的独立水文单元，再次根据重新整合的独立水文单元的面积分配计算内核进行下一单位时间(第二预设时间)的产汇流计算，直至所有的独立水文单元之间无水力学联系且模拟时间结束，整合当前时刻所有的产汇流的数据，输出目标区域内的水文模拟结果。此方法避免了第二种情况中当出现独立水文单元假
设不成立时引起的部分独立水文单元产汇流重复计算的问题，减少了计算量，但每一单位时间进行整合计算一定程度上增大了通讯时间。
[0087]
对于第二种情况，在全部模拟时间结束后，得到每一单位时间产汇流数据。验证时，首先验证第一单位时间的第一组产汇流数据，当第一单位时间的所有产汇流计算结果验证无水力学联系，再验证第二单位时间的第二组产汇流数据，当与其他独立水文单元有水力学联系时，将与该水文单元有水力学联系的水文单元重新整合得到新的独立水文单元，并计算该新独立水文单元在该时刻之后的所有模拟时间(第二预设时间)内的产汇流，再对各时刻产汇流的数据依次进行验证，直至所有的独立水文单元之间没有水力学联系，整合各独立水文单元产汇流数据，输出流域水文模拟结果。在上述计算新的独立水文单元的产汇流时，不需要再一次计算无水力学联系的独立水文单元的产汇流，只需要计算重新整合后的独立水文单元的产汇流，该方法可有效减少通讯时间，但当重复计算次数较多时会使模拟运算量增大。
[0088]
在一个具体的实施例中，水力学联系的验证可以是，图3中水文单元1的出流节点处水位低于节点关键节点(例如排口、调蓄池等)的水位时，此时在该节点处出现水位顶托，独立水文单元假设不再成立；当水文单元3中出现的洪涝区，则洪涝区所涉及的水文单元3与4均不再满足独立水文单元假设。
[0089]
其中重新整合的方法可以是，例如当图3中所示水文单元1发生节点淹没出流时，整合淹没出流涉及水文单元1与2后形成自由出流节点，则形成新整合的独立水文单元为水文单元a，对于二维模拟中出现的洪涝积水问题，将积水淹没范围内的水文单元进行整合，直至新形成的水文单元与其余水文单元不存在水力联系。例如当汇流整合后检验出图1水文单元3、4区域出现淹没积水，则对水文单元3、4进行整合，整合后的独立水文单元为水文单元b。
[0090]
本发明提供的水文模拟计算方法，获取目标区域的流域数据，根据流域数据进行划分得到多个子流域数据。根据多个子流域数据，将多个子流域数据划分为至少一个独立水单元，每一个独立水文单元之间没有水力学联系。以当前时刻为起始时刻，每经过预设时间，根据每一个独立水文单元中包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与每一个独立水文单元对应的产汇流的数据。若每一个独立水文单元的产汇流与其他独立水文单元之间没有水力学联系，则将每一个独立水文单元的产汇流的数据进行整合，输出目标区域对应的水文模拟结果。
[0091]
通过该方式，根据目标区域的流域数据，进行提取划分得到目标区域的多个子流域数据。进一步地，根据子流域数据之间的水力学联系创建至少一个独立水文单元，使得每一个独立水文单元之间没有水力学联系。由于每一个独立水文单元之间没有水力学联系，因此在计算每一个独立水文单元对应的产汇流时，不需要等待上游节点计算完成之后，再计算下游节点的产汇流，从而解决了传统分布式水文模拟计算依赖于固定河网拓扑结构网络而存在的并行计算极限效率的缺陷问题。
[0092]
本发明实施例还公开了一种水文模拟计算装置，如图9所示，该装置包括：
[0093]
获取模块201，用于获取目标区域的流域数据；
[0094]
划分模块202，用于基于流域数据进行划分得到多个子流域数据；
[0095]
划分模块202还包括：
[0096]
提取河网水系模块，用于基于流域数据进行分析得到目标区域内的河网水系。
[0097]
河网水系分级模块，用于对河网水系进行分级，得到分级后的河网水系。
[0098]
子流域划分模块，用于根据分级后的河网水系进行子流域划分，得到多个子流域数据。
[0099]
创建独立水文单元模块203，用于根据多个子流域数据创建至少一个独立水文单元，其中每一个独立水文单元包括多个子流域数据中的至少一个子流域数据，每两个独立水文单元之间在当前时刻没有水力学联系；
[0100]
第一产汇流计算模块204，用于以当前时刻为起始时刻，每经过预设时间，根据每一个独立水文单元包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与每一个独立水文单元对应的产汇流的数据；
[0101]
可选地，在划分完成独立水文单元之后，
[0102]
第一产汇流计算模块204还包括：
[0103]
计算下渗量模块，用于基于第一独立水文单元的下渗参数，得到第一独立水文单元的下渗量；
[0104]
计算面积的产流模块，用于基于降雨量、蒸发量和下渗量得到面积的产流。
[0105]
计算流量模块，用于基于第一独立水文单元的预设过流面积和水流参数，得到第一独立水文单元的流量，其中，第一独立水文单元为至少一个独立水文单元中的任一个；
[0106]
计算汇流模块，用于基于流量和预设坡面动力参数，得到坡面汇流；基于流量和预设河道动力参数，得到河道汇流。
[0107]
第一验证模块205，用于若经过第一预设时间后，验证每一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元有无水力学联系，若每一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元有无水力学联系，则将每一个独立水文单元对应的产汇流进行整合，得到目标区域的水文模拟结果。
[0108]
动态整合模块，用于若经过第一预设时间后，验证结果为存在至少一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元有水力学联系，则在第一预设时间结束后，将多个独立水文单元中，与至少一个独立水文单元中每一个独立水文单元具有水力学联系的独立水文单元整合构成一个新的独立水文单元，第一预设时间为起始时刻后的任一个预设时间；
[0109]
第二产汇流计算模块，用于在第二预设时间内，根据新的独立水文单元所包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与之对应的产汇流，第二预设时间，为第一预设时间的下一时间段；
[0110]
第二验证一致模块，用于若新的独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元无水力学联系，则将每一个新的独立水文单元对应的产汇流的数据，与多个独立水文单元中与其他独立水文单元无水力学联系的所有独立水文单元的产汇流的数据进行整合，得到目标区域的水文模拟结果。
[0111]
本发明实施例提供的水文模拟计算装置中各部件所执行的功能均已在上述任一方法实施例中做了详细的描述，因此这里不再赘述。
[0112]
本发明提供的水文模拟计算装置，通过该方式，根据目标区域的流域数据，进行提取划分得到目标区域的多个子流域数据。进一步地，根据子流域数据之间水力学联系创建
至少一个独立水文单元，使得每一个独立水文单元之间没有水力学联系。由于每一个独立水文单元之间没有水力学联系，因此在计算每一个独立水文单元对应的产汇流时，不需要等待上游节点计算完成之后，再计算下游节点的产汇流，从而解决了传统分布式水文模拟计算依赖于固定河网拓扑结构网络而存在的并行计算极限效率的缺陷问题。
[0113]
本发明实施例还提供了一种计算机设备，如图10所示，该计算机设备可以包括处理器301和存储器302，其中处理器301和存储器302可以通过总线或者其他方式连接，图10中以通过总线连接为例。
[0114]
处理器301可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器301还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
[0115]
存储器302作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的水文模拟计算方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的水文模拟计算方法。
[0116]
存储器302可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器301所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器301。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0117]
一个或者多个模块存储在存储器302中，当被处理器301执行时，执行如图1所示实施例中的水文模拟计算方法。
[0118]
上述计算机设备具体细节可以对应参阅图1所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
[0119]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0120]
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。