[发明专利]一种滩浅海水动力模拟方法

摘要

本发明公开了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；（3）、获取曼宁系数的分布；（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Cd，最终计算输出目标海域的流速、水位结果。本滩浅海水动力模拟方法，同时采用两套网格，即较粗的主网格和较细的子网格。主网格计算效率高，而子网格的信息精度高，本发明结合了这两点优势，提高了计算速度的同时增加了计算精度。

主权项

一种滩浅海水动力模拟方法，其特征在于，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：$\mathrm{\Θ}\frac{\∂\mathrm{\η}}{\∂t}+\frac{\∂P}{\∂x}+\frac{\∂Q}{\∂y}=0$$\frac{\∂P}{\∂t}+\frac{\∂}{\∂x}\left({\∈}_{xx}\frac{P^2}{Y}\right)+\frac{\∂}{\∂y}\left({\∈}_{xy}\frac{PQ}{Y}\right)+gY\frac{\∂\mathrm{\η}}{\∂x}-\frac{\∂R_{xx}}{\∂x}-\frac{\∂R_{xy}}{\∂y}-\frac{{\mathrm{\τ}}_{sx}}{\mathrm{\ρ}}+\frac{{\mathrm{\τ}}_{bx}}{\mathrm{\ρ}}=0$$\frac{\∂Q}{\∂t}+\frac{\∂}{\∂x}\left({\∈}_{xy}\frac{PQ}{Y}\right)+\frac{\∂}{\∂y}\left({\∈}_{yy}\frac{Q^2}{Y}\right)+gY\frac{\∂\mathrm{\η}}{\∂y}-\frac{\∂R_{yx}}{\∂x}-\frac{\∂R_{yy}}{\∂y}-\frac{{\mathrm{\τ}}_{sy}}{\mathrm{\ρ}}+\frac{{\mathrm{\τ}}_{by}}{\mathrm{\ρ}}=0$式中η为主网格水位，P和Q分别为所述主网格x和y方向上的流量，Θ为孔隙率，所述空隙率为所述主网格内湿的子网格个数占其所在主网格的总子网格个数的比例，Y为等效水深，也即所述主网格上所有湿的子网格水深的平均，C_d为等效底摩阻，也即所述主网格的底摩阻，R为水体黏性导致的剪切应力张量。