一种城区地表径流二维数值模拟方法
专利汇可以提供一种城区地表径流二维数值模拟方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了城区 地表径流 二维数值模拟方法。获取城区地形、 地貌 数据后，采用三 角 形非结构网格离散城区计算区域， 建筑物 所在区域不参与剖分，其轮廓线作为网格剖分的控制线，每根建筑物雨 水 管通过汇流连接边与地面相连。先计算每根雨水管的汇流面积，再计算每根雨水管的出流过程。二维网格单元设置初始计算条件后启动二维Godunov模型进行模拟计算，雨水管出流过程作为与连接边对应单元的流量边界条件，地面网格单元内的降雨在模型中当作源项处理。本发明充分考虑城区内建筑物汇流的特点，既能保证城区洪涝计算时整体的 质量 守恒特性，同时又能考虑雨水管出口水流动量对地面径流的影响，克服现有城市洪涝模型无法考虑建筑物汇流过程的缺点，提高计算 精度 。，下面是一种城区地表径流二维数值模拟方法专利的具体信息内容。
1.一种城区地表径流二维数值模拟方法，其特征在于：
包括以下步骤：
(1)获取城区地形数据和楼房、街道地貌几何特征数据，楼房地貌几何特征数据包含雨水管数据；
(2)计算区域离散：采用三角形非结构网格离散城区计算区域，建筑物所在区域不参与剖分，建筑物轮廓线作为网格剖分的控制边界线；剖分完成后，建筑物轮廓线被离散作为多个新生成的三角形单元的单元边，建筑物雨水管在水平面的投影点落在的单元边，被定义为连接建筑物和普通城市地面的汇流连接边；
(3)计算每根雨水管的楼顶集水面积；
(4)计算每条汇流连接边的流量过流：建筑物顶部的降雨径流通过雨水管对应的汇流连接边进入网格单元，每根雨水管末端的出流流量过程如式(1)所示：
Qk(t)＝I(t-τ)*Ak (1)
其中，Qk(t)为第k根雨水管出口流量过程；t为时间变量；τ为建筑物顶部到地面的平均汇流时间，表述为τ＝τ1+τ2，τ1为雨水管对应集水区的平面汇流时间，τ2为雨水管垂向的汇流时间；I为降雨强度；Ak为第k根雨水管对应的集水面积；
(5)设置计算初始条件：采用地形数据对三角形网格节点和网格型心进行高程插值，获取网格高程数据；给每个网格设置糙率和初始条件，初始流速和水深均设置为0；
(6)城区二维地表径流计算：采用基于完整二维浅水方程组的Godunov模型模拟城区二维地表径流过程，各条汇流连接边处的Qk(t)作为各对应单元流量边界条件处理；普通地面网格单元内的降雨作为源项处理，地表汇流过程直接采用二维Godunov模型进行模拟。
2.根据权利要求1所述的城区地表径流二维数值模拟方法，其特征在于：
步骤(1)中获取城区地形数据和楼房、街道地貌几何特征数据，比例尺为1:2000或1:
2000以上。
3.根据权利要求1所述的城区地表径流二维数值模拟方法，其特征在于：步骤(2)计算区域离散中，计算区域建筑物轮廓线的剖分尺度不超过5m。
4.根据权利要求1所述的城区地表径流二维数值模拟方法，其特征在于：如果有建筑物顶部高程数据，则根据D8算法计算每根雨水管的集水面积；如果无楼顶高程数据，则将建筑物顶部的集水面积平均分配到每根雨水管。
5.根据权利要求1所述的城区地表径流二维数值模拟方法，其特征在于：步骤(6)城市二维地表径流计算中，所采用的模型为基于完整二维浅水方程组的Godunov模型，该模型所采用的控制方程组的守恒形式如式(2)所示：
其中：
h为水深，u，v分别为x，y方向的流速，t为时间, 分别为x，y方向的单位向量；
分别为x，y方向的坡度，Zb为地面高程，g为重力加速度；
分别为x，y方向的摩阻项，其中n为Manning糙
率系数，r为净雨源项，由降雨数据经过产流计算得到。
6.根据权利要求1所述的城区地表径流二维数值模拟方法，其特征在于：步骤(6)城市二维地表径流计算中，在处理连接边处的流量过程Qk(t)时，直接采用Roe格式的近似Riemann解求解通过汇流连接边处的数值通量，公式如式(3)所示：
其中，F*·n为通过汇流连接边法线方向的数值通量；h*,u*,v*分别为该连接边中点处的水深、x方向流速和y方向流速；nx，ny分别为汇流连接边外法线单位向量在x方向和y方向的分量；g为重力加速度。
一种城区地表径流二维数值模拟方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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