[发明专利]流域水环境模拟方法及装置

权利要求书

1.一种流域水环境模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据预设水深阈值，对将要预测流域进行网格划分，将水深低于预设水深阈值的网格作为非淹没网格，水深大于所述预设水深阈值的网格作为淹没网格；

S2、以所述非淹没网格所形成的非淹没区与所述淹没网格所形成的淹没区之间的边界为耦合动边界连接陆地模型和水体模型；

S3、对于所述非淹没网格采用所述陆地模型模拟污染物在陆地上的产生及随径流的输移过程，计算所述非淹没区的污染物负荷分布数据；对于所述淹没网格将所述非淹没区的污染物负荷分布数据作为计算条件，采用所述水体模型模拟污染物在水体中的对流扩散过程，计算所述淹没区的污染物的浓度分布数据；

S4、基于模型计算的时间步长，计算所述淹没网格和所述非淹没网格的水深数据，并根据所述水深数据对所述耦合动边界进行更新，返回步骤S2。

2.根据权利要求1所述的流域水环境模拟方法，其特征在于，根据预设水深阈值，对将要预测流域进行网格划分，将水深低于预设水深阈值的网格作为非淹没网格，水深大于所述预设水深阈值的网格作为淹没网格包括：

将所述将要预测流域划分为均匀的矩形网格；

对所述矩形网格的边界以及相邻的所述矩形网格之间的关系进行定义，并基于所述定义对所述矩形网格进行编号；

将变量储存至编号的矩形网格的中心位置，给每个编号的矩形网格设置初始条件，并将水深低于所述预设水深阈值的编号的矩形网格作为非淹没网格，水深大于所述预设水深阈值的编号的矩形网格作为淹没网格。

3.根据权利要求1所述的流域水环境模拟方法，其特征在于，所述陆地模型包括：

用于计算所述非淹没网格的汇流速度和水深的水文模型、用于根据所述非淹没网格的汇流速度和水深，计算所述非淹没网格中的污染物的累积量和冲刷量的非点源污染负荷模型和用于将所述非淹没网格中的污染物的累积量和冲刷量作为源项，获得非点源污染物负荷分布数据的污染物输移模型；

所述水体模型包括：

用于将所述非淹没网格的汇流速度和水深作为水体水流运动的驱动条件，通过求解局部区域的二维浅水方程，获得所述淹没网格内的流速和水深的水动力模型和用于将所述非淹没网格的非点源污染物的浓度分布数据作为水体中污染物对流扩散过程的驱动条件，并根据所述淹没网格内的流速和水深，求解污染物在水体中的对流扩散过程的水质模型。

4.根据权利要求3所述的流域水环境模拟方法，其特征在于，在对于所述非淹没网格采用所述陆地模型模拟污染物在陆地上的产生及随径流的输移过程，计算所述非淹没区的污染物负荷分布数据的过程中，

在所述水文模型中：

通过反距离插值法计算所述非淹没网格流域的降雨量，通过格林-安普顿公式计算流域的下渗量；

根据所述流域的降雨量和下渗量计算所述非淹没网格的净雨量；

采用扩散波方程计算所述非淹没网格的汇流速度和水深；

在所述非点源污染负荷模型中，基于所述水文模型计算得到的汇流速度和水深，采用指数方程计算随降雨径流进入水体的污染物的量；

在所述污染物输移模型中：

采用水质方程模拟污染物在陆地上随水流的输移过程，采用Godunov中心格式的有限体积算法对水质方程进行离散，得到所述非淹没区的污染物负荷分布数据。