【摘要】：近年来气候变化,极端降雨频发,洪涝灾害造成了较大的生命财产损失,雨洪数值模型是研究洪涝问题的重要技术手段,为洪涝防治提供科学指导及技术支撑,为此本文在西安理工大学开发的显卡加速的地表水及其伴随输移过程数值模型的基础上,耦合产流阶段各水文过程,整合形成了更加详尽的、考虑完整的水文过程的、基于动力波的分布式水文模型。该模型更加完整详尽的考虑降雨、产流及汇流演进过程中各个物理过程:产流计算部分考虑了腾发、植物截留及下渗过程,分别耦合Hargreaves方法、A.P.J.D E ROO方法及Green-Ampt模型分别计算,并应用水量平衡法得到降雨量即在降雨过程的基础上减去上述腾发、植物截留及下渗过程计算得到的水量消耗量得到净雨过程;汇流及演进过程采用Godunov格式的有限体积法数值求解二维浅水方程,同时引入图形处理器(GPU)加速计算技术,在不降低精度的条件下大幅提升计算速度。该模型在产流过程详细描述各主要物理过程以弥补全水动力模型产流计算不准确的不足,汇流过程求解非简化的浅水方程以弥补传统水文模型无法得到速度等水力学变量及不能考虑河道内复杂水流运动的不足,达成了建立内容更为全面,模拟精度更为提高的雨洪过程数值模型的目标。在建模完成的基础上,通过4个不同算例的模拟对比对模型准确性、稳定性及高效性进行验证。在理想V型流域算例中并与数值解析解进行对比分析,尽管研究区域水深变化较小,但模型模拟解与解析解吻合良好;在降雨-径流实验流域算例中,下渗应用Green-Ampt模型,流域出口流量过程实测值及下渗过程实测值都与模拟值拟合良好;Heumoser自然流域及Morpeth城市流域算例为自然流域和城市流域,尺度较前两个算例大,且地形、流态更加复杂,但模拟结果仍精度较高,可见本模型可良好处理自然流域复杂下垫面情况下各种复杂的水流流态及城市区域水深较小甚至极小的网格的干湿边界处理等关键问题。并与MIKE(2014)系列模型进行了比较(除降雨-径流实验流域算例外),模拟结果精度有一定的提高。对模拟效率进行分析,在不同的网格精度下,GPU计算效率提升不同,大约是CPU计算效率的3-14倍且网格精度越高计算效率提升越明显,可见模型可在在不降低精度的条件下大幅提升计算速度。最后将模型应用自然流域及城市流域中,分别模拟计算了自然流域坡面土地利用对雨洪影响、城市流域设计降雨雨型对内涝过程影响,得到了坡而防洪最有利及最不利土地利用方案及城市内涝最有利及最不利雨型,可见本文模型对指导防洪及可持续性城市雨洪管理具有重要的应用价值。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU992
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 王泽群;;分布式水文模型的回顾与展望[J];绿色科技;2018年18期
2 杨光;;分布式水文模型构建中遥感技术的应用[J];黑龙江水利科技;2016年11期
3 胡晓松;;扩展傅里叶幅度函数在分布式水文模型参数敏感性分析中的应用[J];水利技术监督;2017年02期
4 李爱民;;分布式水文模型研究进展[J];中国水运(下半月);2016年07期
5 闫红飞;王船海;文鹏;;分布式水文模型研究综述[J];水电能源科学;2008年06期
6 夏积德;吴发启;姚志宏;;分布式水文模型的误差分析[J];水土保持通报;2008年04期
7 夏积德;吴发启;郭江涛;孙茂存;;分布式水文模型建模过程研究[J];西安文理学院学报(自然科学版);2008年04期
8 陈秀万;吴欢;李纪人;;数字流域与分布式水文模型系统[J];中国科技论文在线;2006年02期
9 蒙海花;王腊春;苏维词;霍雨;;基于落水洞的岩溶半分布式水文模型的构建及其应用[J];地理科学;2009年04期
10 王渺林;傅华;高攀宇;;地球信息科学方法在分布式水文模型中的应用研究综述[J];重庆交通学院学报;2006年02期
相关会议论文 前10条
1 陈建;梁川;;分布式水文模型研究综述[A];河流开发、保护与水资源可持续利用——第六届中国水论坛论文集[C];2008年
2 刘卓颖;倪广恒;雷志栋;王玲;;小尺度分布式水文模型及其在岔巴沟流域的应用[A];水与社会经济发展的相互影响及作用——全国第三届水问题研究学术研讨会论文集[C];2005年
3 李兰;;分布式水文模型发展与比较研究[A];Collection of 2009 International Forum on Water Resources and Sustainable Development[C];2009年
4 杨大文;李
本文编号：2800967
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/2800967.html
