[发明专利]一种滩浅海水动力模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涉及海岸动力模拟技术，尤其涉及一种滩浅海水动力模拟方法。

背景技术

滩浅海是指水深较浅的近岸滩涂区域。我国一些滩浅海区域不仅是重要的滩涂湿地自然保护区，同时也蕴藏着丰富的石油、天然气等资源，如黄河三角洲区域。在海岸带的开发过程中，需要对工程所在海域进行数值模拟，以掌握该海域的水动力规律，预测工程建设对水动力要素、生态环境、地貌形态等的影响，为海岸的合理开发、科学保护提供指导依据。

在滩浅海区域，潮沟多级发育，各级潮沟相互连接形成复杂的潮沟网系。潮沟网系是滩浅海区域滩涂、湿地部分与外海进行水体交换、泥沙输运的主要通道；潮沟-滩涂交错的地形特点，使得水深在很小的距离上就发生较大的变化。这些特点决定了滩浅海水动力的复杂性，也构成了对其进行数值模拟的主要困难：模型中需要以很高的精度分辨出精细的潮沟-滩涂地形。对于传统的海岸水动力模型，精度提高必然导致网格数增加、时间步长减小，计算量大大增加。根据作者实际经验，对于10平方千米的海域，采用传统浅水方程模型NearCoM，以2m精度模拟10天过程，采用800核并行计算时需要耗时3天。如此庞大的计算量无论是在时间上还是经济上都难以承受，因而限制了其在大范围、长时间、高精度的滩浅海水动力模拟中的应用。

在此背景下，如何发明一种适用于滩浅海动力环境的多尺度、高效率模拟技术，是本发明主要解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解决现有模拟技术在应对滩浅海特殊的动力环境时，存在着计算量极其庞大、干-湿算法不足和缺乏精确的底摩阻处理方法等问题，提出了一种滩浅海水动力模拟方法，可以解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种滩浅海水动力模拟方法，包括以下步骤：

(1)、获取目标海域的水深数据；

(2)、网格划分步骤，将目标海域分别采用主网格和子网格两套网格进行划分，所述主网格的宽度大于所述子网格的宽度，每一个主网格内包括若干子网格；

(3)、获取曼宁系数的分布，根据目标海域的海床泥沙特性、潮沟潮滩的分布以及植被的空间分布，建立曼宁系数的分布；

(4)、建立边界条件和初始条件；

(5)、基于改进型浅水方程，在所述主网格上执行改进型浅水方程的离散和计算，在所述子网格上计算孔隙率Θ、等效水深Y和等效底摩阻系数C_d，最终计算输出目标海域的流速、水位结果，所述改进型浅水方程为：

Θ∂η∂t+∂P∂x+∂Q∂y=0]]>