基于全水动力模型的流域雨洪过程数值模拟

为精确模拟流域降雨成洪过程,该文引入了一套基于二维动力波方法的耦合了水文及水动力过程的数值模型。模型采用二阶Godunov格式的有限体积法来保证计算精度并采用GPU加速技术提高了运算效率。通过模拟理论流域、试验流域和实际流域的雨洪过程,发现对于特征简单的小流域及地形复杂范围较广的实际流域,模型模拟流量过程、洪峰流量及水位过程与已有解析解或实测结果吻合度均较高。同时应用GPU加速技术有效解决了动力波方法计算量大的问题,在PC机上仅用了51 min便完成了具有56万个计算单元的研究流域内一场16 h洪水过程的模拟计算。可见该模型是研究流域雨洪过程的理想工具,能够为洪水形成机理的研究及洪涝灾害管理工作提供技术支持。