平原河网模拟方法、装置、计算机设备及介质与流程

本发明涉及河网模拟，具体涉及一种平原河网模拟方法、装置、计算机设备及介质。

背景技术：

1、河网区内汊点繁多，河道状况复杂，水流形态多变，模拟计算量大。传统河网模拟方法通过对水动力模型进行求解，得到河网模拟结果，在水动力模型求解过程中大多利用分级解法对河网水动力模型进行解算，计算得到河网中各河段的水位流量过程，然而求解该方法为隐式计算方法，理论复杂、大型矩阵求解困难，在处理复杂河网问题时需要耗费较长的计算时间。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种平原河网模拟方法、装置、计算机设备及介质，以解决相关河网模拟方法在处理复杂河网问题时需要耗费较长的计算时间的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种平原河网模拟方法，获取河网的外边界条件以及河网中多个汊点的水位信息，河网中包含多个河段，各河段的两端分别连接有第一汊点和第二汊点，各河段中包含多个计算单元；利用外边界条件以及河网中多个汊点的水位信息对水动力模型进行求解，得到各河段中第一计算单元的水位流量信息以及各河段中第二计算单元的水位流量信息，第一计算单元与对应河段的第一汊点连接，第二计算单元与对应河段的第二汊点连接；对各河段中第一计算单元的水位流量信息和第二计算单元的水位流量信息进行线性插值，得到各河段中每个计算单元的水位流量信息；基于各河段中每个计算单元的水位流量信息确定河网模拟结果。

3、本发明提供的平原河网模拟方法，利用外边界条件以及河网中多个汊点的水位信息对水动力模型进行求解，得到河网中各河段首位计算单元的水位流量信息，对各河段首位计算单元的水位流量信息进行线性差值，得到各河段中每个计算单元的水位流量信息，基于各河段中每个计算单元的水位流量信息确定河网模拟结果。本发明提供的方法，只需要求解各河段首位计算单元的水位流量信息，对各河段首位计算单元的水位流量信息进行线性差值，可以求解得到各河段中每个计算单元的水位流量信息，不需要利用水动力模型求解除了首位计算单元外的其他计算单元的水位流量信息，有效简化了计算过程，提高了平原河网的模拟效率。

4、在一种可选的实施方式中，基于各河段中每个计算单元的水位流量信息确定河网模拟结果的步骤，包括：基于各河段中第一计算单元的水位流量信息和第二计算单元的水位流量信息确定判断河网中各汊点是否满足流量守恒条件，得到判断结果；若判断结果为满足流量守恒条件，则将各河段中每个计算单元的水位流量信息作为河网模拟结果。

5、本可选实施方式提供的方法，通过河网中各汊点是否满足流量守恒条件，基于判断结果确定河网模拟结果，使得平原河网模拟结果更为准确。

6、在一种可选的实施方式中，该方法还包括：若判断结果为不满足流量守恒条件，则按照预设调整步长对多个汊点的水位信息进行调整，得到调整后的多个汊点的水位信息；返回利用外边界条件以及河网中多个汊点的水位信息对水动力模型进行求解，得到各河段中第一计算单元的水位流量信息以及各河段中第二计算单元的水位流量信息的步骤，直至河网中各汊点满足流量守恒条件；将各河段中每个计算单元的水位流量信息作为河网模拟结果。

7、本可选实施方式提供的方法，通过调整多个汊点的水位信息，并基于调整后的多个汊点的水位信息进行平原河网模拟，有效提高了平原河网模拟的结果准确性。

8、在一种可选的实施方式中，利用外边界条件以及河网中多个汊点的水位信息对水动力模型进行求解，得到各河段中第一计算单元的水位流量信息以及各河段中第二计算单元的水位流量信息的步骤，包括：采用有限体积法对水动力模型进行离散，得到目标关系式；利用外边界条件以及河网中多个汊点的水位信息对目标关系式进行求解，得到各河段中第一计算单元的水位流量信息以及各河段中第二计算单元的水位流量信息。

9、在一种可选的实施方式中，利用外边界条件以及河网中多个汊点的水位信息对目标关系式进行求解，得到各河段中第一计算单元的水位流量信息以及各河段中第二计算单元的水位流量信息的步骤，包括：利用黎曼求解器对目标关系式进行求解，得到各河段中第一计算单元的水位流量信息以及各河段中第二计算单元的水位流量信息。

10、在一种可选的实施方式中，水动力模型为圣维南方程组。

11、在一种可选的实施方式中，流量守恒条件为：

12、

13、其中，为汊点标识，为与汊点连接的河道数量，表示水流流入，表示水流流出，表示流量，表示与汊点连接河段的标识。

14、第二方面，本发明提供了一种平原河网模拟装置，该装置包括：获取模块，用于获取河网的外边界条件以及河网中多个汊点的水位信息，河网中包含多个河段，各河段的两端分别连接有第一汊点和第二汊点，各河段中包含多个计算单元；求解模块，用于利用外边界条件以及河网中多个汊点的水位信息对水动力模型进行求解，得到各河段中第一计算单元的水位流量信息以及各河段中第二计算单元的水位流量信息，第一计算单元与对应河段的第一汊点连接，第二计算单元与对应河段的第二汊点连接；第一确定模块，用于对各河段中第一计算单元的水位流量信息和第二计算单元的水位流量信息进行线性插值，得到各河段中每个计算单元的水位流量信息；第二确定模块，用于基于各河段中每个计算单元的水位流量信息确定河网模拟结果。

15、在一种可选的实施方式中，第二确定模块，包括：判断子模块，用于基于各河段中第一计算单元的水位流量信息和第二计算单元的水位流量信息确定判断河网中各汊点是否满足流量守恒条件，得到判断结果；第一确定子模块，用于若判断结果为满足流量守恒条件，则将各河段中每个计算单元的水位流量信息作为河网模拟结果。

16、在一种可选的实施方式中，第二确定模块，还包括：调整子模块，用于若判断结果为不满足流量守恒条件，则按照预设调整步长对多个汊点的水位信息进行调整，得到调整后的多个汊点的水位信息；第二确定子模块，用于返回利用外边界条件以及河网中多个汊点的水位信息对水动力模型进行求解，得到各河段中第一计算单元的水位流量信息以及各河段中第二计算单元的水位流量信息的步骤，直至河网中各汊点满足流量守恒条件；第三确定子模块，用于将各河段中每个计算单元的水位流量信息作为河网模拟结果。

17、在一种可选的实施方式中，求解模块，包括：离散子模块，用于采用有限体积法对水动力模型进行离散，得到目标关系式；求解子模块，用于利用外边界条件以及河网中多个汊点的水位信息对目标关系式进行求解，得到各河段中第一计算单元的水位流量信息以及各河段中第二计算单元的水位流量信息。

18、在一种可选的实施方式中，求解子模块，包括：求解单元，用于利用黎曼求解器对目标关系式进行求解，得到各河段中第一计算单元的水位流量信息以及各河段中第二计算单元的水位流量信息。

19、在一种可选的实施方式中，水动力模型为圣维南方程组。

20、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的平原河网模拟方法。

21、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的平原河网模拟方法。