CN107315847B - 一种河流与地下水耦合模拟参数的生成方法及装置 - Google Patents

一种河流与地下水耦合模拟参数的生成方法及装置 Download PDF

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CN107315847B CN201710020821.5A CN201710020821A CN107315847B CN 107315847 B CN107315847 B CN 107315847B CN 201710020821 A CN201710020821 A CN 201710020821A CN 107315847 B CN107315847 B CN 107315847B
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Abstract

本发明提供了一种河流与地下水耦合模拟参数的生成方法及装置，该河流与地下水耦合模拟参数的生成方法包括：获取基于地下水网格单元的地下水数值模型和基于子流域的水循环模拟模型；对所述地下水数值模型和所述水循环模拟模型进行耦合处理；获得进行耦合处理后、与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量；根据所述交互水量，生成河流与地下水耦合模拟参数。通过与子流域河段单元相耦合的地下水数值网格单元的交互水量的获得，进而使得生成的河流与地下水耦合模拟参数的精度更高。

Description

一种河流与地下水耦合模拟参数的生成方法及装置
技术领域
本发明涉及河流与地下水耦合模拟领域，具体是一种河流与地下水耦合模拟参数的生成方法及装置。
背景技术
关于地下水数值仿真技术及其系统，目前技术主要有以下几种。一种是单纯的地下水数值仿真技术及系统，仅仿真地下水自身循环过程，不考虑地下水循环与外部水分循环条件的信息交互与相互影响。此类仿真技术及系统很多，代表仿真技术及相关系统有Visual Modflow、FEFLOW、Visual Groundwater等等。二是文件交换形式的水循环模拟与地下水数值仿真技术耦合方法。先用水循环模拟计算出地下水数值仿真所需的前期数据信息，再将数据信息处理成符合地下水数值仿真要求的数据文件格式，最后地下水数值仿真系统读入上述数据文件完成仿真过程。该技术属于松散数据耦合式的解决方案。三是网格式交互的水循环模拟与地下水数值仿真技术方法，这类技术方法代表有MIKE-SHE、IGSM、MODHMS等。主要技术关键是将水循环模拟时的网格单元与地下水数值仿真时的网格单元构成严格的一一对应关系，通过每个网格单元内数据的同步交互，可实现水循环模拟与地下水数值仿真的统一，该技术方案是目前本领域内相对较为先进的代表技术。四是基于子流域的水循环模拟与地下水数值仿真技术耦合方法。主要关键技术是通过子流域与地下水仿真系统网格单元间的融合，能够实现数据的双向传输及大空间尺度和长仿真期的模拟。
前三种地下水数值仿真技术都不同程度存在若干不足。对于单纯的地下水数值仿真技术及系统，缺陷源于仅从地下水自身循环的观点看待地下水，基本上不考虑地下水与土壤水、地表水之间水分转化的相互影响效应，造成一些地下水仿真所需的关键数据，如降水入渗补给量、河道渗漏补给量等，只能在地下水仿真系统外部显式输入。当进行较大尺度的河流与地下水耦合模拟时，由于下垫面条件和地表岩性参数的复杂性、人类活动等因素的影响，直接确定这些数据十分困难，精度也难以保证。文件交换形式的水循环模拟与地下水数值仿真技术耦合方法，其缺点在于，通常这种技术方法只能实现从水循环模拟到地下水数值仿真的单向数据信息传递，地下水数值仿真的数据信息无法同步反馈到水循环模拟过程中实现双向作用过程，水循环模拟系统的优势在于可以模拟大气水-土壤水-地表水-地下水的一体化过程，但地下水循环部分多数以均衡模式(水桶模式)处理，缺乏计算地下水侧向流动过程的能力，而这正是地下水数值仿真系统的优势。网格式交互的水循环模拟与地下水数值仿真技术方法，目前的主要不足在于两方面，一是对水循环模拟和地下水数值仿真技术方法的要求比较严格，如两者都必须基于矩形网格，而且必须共享同一网格单元剖分。问题在于网格单元尺度太大时水循环模拟将产生明显的尺度效应，影响模拟精度，应用过程中需要将网格单元控制在较小尺度范围内。对于面积较大的流域或区域，建模时网格单元的规模将十分庞大，导致运行十分耗时，这样对硬件系统的存储能力和计算能力要求都很高。二是基于网格单元的水循环模拟系统虽然物理机制较强，但一般结构都比较复杂、需要大量参数和数据支撑，专业性很强，不易被一般用户掌握。
针对以上现存仿真技术存在的不足，基于子流域的水循环模拟与地下水数值仿真技术耦合方法应运而生。这种耦合模型较前三种模型主要有以下优势：①、具有在大空间尺度流域/区域和长仿真期条件下应用的能力；②、能进行水循环模拟与地下水数值仿真过程的双向反馈；③、在保证精度的基础上具有较高的运行效率；④、技术方法通用，并且相对易于推广应用。
然而目前存在的基于子流域的水循环模拟与地下水数值仿真技术耦合方法，仍然存在不足，具有很大的改进空间。一个明显的不足就是河道与地下水之间的交互是以子流域为单元进行的。即采用每个子流域内的平均地下水位和子流域内河道的平均水位进行河道与地下水之间的水量交互计算，此处理方法在子流域面积较小时精度还可以接受，当子流域面积较大时，精度难以保证。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种河流与地下水耦合模拟参数的生成方法及装置，用以实现提高河流与地下水耦合模拟生成的参数的精度。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法，包括：
获取基于地下水网格单元的地下水数值模型和基于子流域的水循环模拟模型；
对所述地下水数值模型和所述水循环模拟模型进行耦合处理；
获得进行耦合处理后、与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量；
根据所述交互水量，生成河流与地下水耦合模拟参数。
优选地，所述获得进行耦合处理后、与每一地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量的步骤包括：
获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位；
获得所述地下水网格单元的地下水含水层的水位；
根据与每一所述地下水网格单元相耦合的河段单元的水位和所述地下水网格单元的地下水含水层的水位，确定与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量。
优选地，通过公式
QRIV＝CRIV*(HRIV-hi,j,k)
获得所述与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量QRIV，其中，HRIV为与一个所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位，hi,j,k为所述地下水网格单元的地下含水层的水位，CRIV为所述河段单元与所述地下含水层相互连接的水力传导系数。
优选地，所述获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位的步骤包括：
获得所述子流域河流的坡度和平均水位；
根据所述子流域河流的坡度和平均水位,获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位。
优选地，所述获得所述子流域河流的坡度的步骤包括：
选取用于计算所述子流域河流的坡度的待测试地下水网格单元；
获得与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点的长度；
获得所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数；
获取所述待测试地下水网格单元的地表高程；
根据所述与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的长度、所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数和所述待测试地下水网格单元的地表高程，获得所述子流域河流的坡度。
优选地，通过公式
获得所述子流域河流的坡度slop，其中，x表示与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的总长度，y表示所述待测试地下水网格单元的地表高程，N表示所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数。
优选地，所述获得与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的长度的步骤包括：
获得与每一所述地下水网格单元相耦合的河段单元的长度；
确定待测试地下水网格单元的编码号；
获得与编码号位于所述待测试地下水网格单元的编码号之前的地下水网格单元相耦合的多个河段单元的总长度；
将所述待测试河段单元的长度与所述多个河段单元的总长度相加，获得所述待测试地下水网格单元到所述子流域河流的起始端点的总长度。
优选地，所述获得与每一所述地下水网格单元相耦合的河段单元的长度步骤包括：
判断所述河段单元的节点是否与所述地下水网格单元的边界线重合；
在所述河段单元的节点与所述地下水网格单元的边界线不重合时，在所述河段单元与所述地下水网格单元的边界线重合的位置处增加一新节点；
获得在增加所述新节点后的河段单元的长度；
在所述河段单元的节点与所述地下水网格单元的边界线重合时，则直接获得所述河段单元的长度。
优选地，所述确定待测试地下水网格单元的编码号包括：
确定所述子流域河流的起始河段单元；
根据多个河段单元的首尾对应关系，对所述子流域河流的河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置依次进行编号；
根据进行编号后的多个所述河段单元，确定所述河流流经的地下水网格单元，以所述起始河段单元所对应的地下水网格单元为起始编码位置对多个所述地下水网格单元依次进行编码。
优选地，所述对所述子流域河流的河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置依次进行编号的步骤包括：
确定与每一所述地下水网格单元耦合的河段单元个数；
在与每一所述地下水网格单元耦合的河段单元个数均为一个时，则对所述子流域河流的多个河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置进行编号；
在与任意一个地下水网格单元相耦合的河段单元个数大于一个时，则对耦合的河段单元大于一个的地下水网格单元对应的河段单元删除至一个；
对进行删除后的所述子流域河流的多个河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置进行编号。
根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种河流与地下水耦合模拟参数的生成装置，包括：
获取模块，用于获取基于地下水网格单元的地下水数值模型和基于子流域的水循环模拟模型；
耦合模块，用于对所述地下水数值模型和所述水循环模拟模型进行耦合处理；
获得模块，用于获得进行耦合处理后、与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量；
生成模块，用于根据所述交互水量，生成河流与地下水耦合模拟参数。
优选地，所述获得模块包括：
第一获得子模块，用于获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位；
第二获得子模块，用于获得每一所述地下水网格单元的地下水含水层的水位；
确定子模块，用于根据与每一所述地下水网格单元相耦合的河段单元的水位和所述地下水网格单元的地下水含水层的水位，确定与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量。
优选地，所述确定子模块通过公式
QRIV＝CRIV*(HRIV-hi,j,k)
获得所述与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量QRIV，其中，HRIV为与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位，hi,j,k为所述地下水网格单元的地下含水层的水位，CRIV为所述河段单元与所述地下含水层相互连接的水力传导系数。
优选地，所述第一获得子模块包括：
第一获得单元，用于获得所述子流域河流的坡度和平均水位；
第二获得单元，用于根据所述子流域河流的坡度和平均水位,获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位。
优选地，所述第一获得单元包括：
选取子单元，用于选取用于计算所述子流域河流的坡度的待测试地下水网格单元；
第一获得子单元，用于获得与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点的长度；
第二获得子单元，用于获得所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数；
第三获得子单元，用于获取所述待测试地下水网格单元的地表高程；
第四获得子单元，用于根据所述与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的长度、所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数和所述待测试地下水网格单元的地表高程，获得所述子流域河流的坡度。
优选地，所述第三获得子单元通过公式
获得所述子流域河流的坡度slop，其中，x表示与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的总长度，y表示所述待测试地下水网格单元的地表高程，N表示所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数。
优选地，所述第一获得子单元包括：
一级第一获得子单元，获得与每一所述地下水网格单元相耦合的河段单元的长度；
一级确定子单元，用于确定待测试地下水网格单元的编码号；
一级第一获得子单元，用于获得与编码号位于所述待测试地下水网格单元的编码号之前的地下水网格单元相耦合的多个河段单元的总长度；
一级第一获得子单元，用于将所述待测试河段单元的长度与所述多个河段单元的总长度相加，获得所述待测试地下水网格单元到所述子流域河流的起始端点的总长度。
优选地，所述一级第一获得子单元包括：
二级判断子单元，用于判断所述河段单元的节点是否与所述地下水网格单元的边界线重合；
二级增加子单元，用于在所述河段单元的节点与所述地下水网格单元的边界线不重合时，在所述河段单元与所述地下水网格单元的边界线重合的位置处增加一新节点；
二级第一获得子单元，用于获得在增加所述新节点后的河段单元的长度；
二级第二获得子单元，用于在所述河段单元的节点与所述地下水网格单元的边界线重合时，则直接获得所述河段单元的长度。
优选地，所述一级确定子单元包括：
二级确定子单元，用于确定所述子流域河流的起始河段单元；
二级编号子单元，用于根据多个河段单元的首尾对应关系，对所述子流域河流的河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置依次进行编码；
二级编码子单元，用于根据进行编号后的多个所述河段单元，确定所述河流流经的地下水网格单元，以所述起始河段单元所对应的地下水网格单元为起始编码位置对多个所述地下水网格单元依次进行编码。
优选地，所述二级编号子单元包括：
三级确定子单元，用于确定与每一所述地下水网格单元耦合的河段单元个数；
三级第一编号子单元，用于在与每一所述地下水网格单元耦合的河段单元个数均为一个时，则对所述子流域河流的多个河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置进行编号；
三级删除子单元，用于在与任意一个地下水网格单元相耦合的河段单元个数大于一个时，则对耦合的河段单元大于一个的地下水网格单元对应的河段单元删除至一个；
三级第二编号子单元，用于对进行删除后的所述子流域河流的多个河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置进行编号。
与现有技术相比，本发明实施例提供的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法，至少具有以下有益效果：
通过与子流域河段单元相耦合的地下水数值网格单元的交互水量的获得，进而使得生成的河流与地下水耦合模拟参数的精度更高。
附图说明
图1为本发明第一实施例所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法的结构示意图；
图2为本发明第二实施例所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法的结构示意图；
图3为本发明第三实施例所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法的结构示意图；
图4为本发明第四实施例所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法的结构示意图；
图5为本发明第五实施例所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法的结构示意图；
图6为本发明第六实施例所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法的结构示意图；
图7为本发明第七实施例所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法的结构示意图；
图8为本发明第八实施例所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法的结构示意图；
图9为本发明第九实施例所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成装置的结构示意图；
图10为本发明第九实施例所述的河流与地下水耦合模拟参数河流与地下水耦合模拟参数的生成装置的具体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
参照图1，本发明第一实施例提供了一种河流与地下水耦合模拟参数的生成方法，包括：
步骤1，获取基于地下水网格单元的地下水数值模型和基于子流域的水循环模拟模型；
步骤2，对所述地下水数值模型和所述水循环模拟模型进行耦合处理；
步骤3，获得进行耦合处理后、与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量；
步骤4，根据所述交互水量，生成河流与地下水耦合模拟参数。
本发明第一实施例中，通过对一个地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与该地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量的获取，使得最终获得的基于整个子流域河流的交互水量的精度更高，进而使得最终获得的河流与地下水耦合模拟参数的精度更高。
具体的，上述步骤4中的河流与地下水耦合模拟参数为水头h。
为了获得水头h的数值，首选需要获得汇源处的水量W，根据交互水量获得汇源处的水量的方法为本领域技术人员所公知的一种方式，在此，不再赘述。上述步骤3获得的交互水量作为汇源处的水量W的其中一个参数，通过提高获得的交互水量的精度，从而提高汇源处的水量W精度，最终实现提高获得的水头h的精度。
在获得上述的汇源处的水量W之后，需要通过三维地下水动力学方程求解获得水头h的数值，该三维地下水动力学方程为：
其中，上述的Ss为孔隙介质的贮水率，单位为L-1；Kxx、Kyy和Kzz为渗透系数在X,Y和Z方向上的分量，量纲为LT-1；h为水头，单位为L；t为时间；W为单位体积流量，单位为T-1，W用于代表来自源汇处的水量。
参照图2，本发明第二实施例中，对于本发明第一实施例中，获得进行耦合处理后、与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量的步骤进行了具体的限定，其包括：
步骤21，获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位；
步骤22，获得每一所述地下水网格单元的地下水含水层的水位；
步骤23，根据与每一所述地下水网格单元相耦合的河段单元的水位和所述地下水网格单元的地下水含水层的水位，确定与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量。通过上述步骤21至步骤23记载的内容，可以获得基于整个子流域河流的交互水量。并且，采用这种方式获得交互水量的精度更高。
具体地，上述步骤23记载的内容通过公式
QRIV＝CRIV*(HRIV-hi,j,k)
获得所述与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量QRIV，其中，HRIV为与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位，hi,j,k为所述地下水网格单元的地下含水层的水位，CRIV为所述河段单元与所述地下含水层相互连接的水力传导系数。
本发明第二实施例中，通过分别获取与一个地下水网格单元相耦合的河段单元与该地下水网格单元的地下含水层的交互水量的获取，最终获得整个子流域河流域与地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量，提高了交互水量的获取精度，进而使得最终生成的河流与地下水耦合模拟参数的精度更高。
参照图3，本发明第三实施例在上述第二实施例的基础上，具体的对获得与一个所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位的步骤进行了限定，其包括：
步骤211，获得所述子流域河流的坡度和平均水位；
步骤212，根据所述子流域河流的坡度和平均水位,获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位。
具体地，若要得到每个地下水网格单元对应的河段单元的水位，需要先确定子流域内整条河流的坡度，然后根据河流的平均水位，从上游到下游进行分解，得到各河段单元的水位。
本发明第三实施例，给出了与一个所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位的具体获取方式。通过这种方式获得的一个地下水网格单元相耦合的河段单元的水位的精确度较高。
参照图4，本发明第四实施例对上述第三实施例记载的获取子流域河流的坡度的步骤包括：
步骤2111，选取用于计算所述子流域河流的坡度的待测试地下水网格单元；
步骤2111，获得与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点的长度；
步骤2112，获得所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数；
步骤2113，获取所述待测试地下水网格单元的地表高程；
步骤2114，根据步骤2111、步骤2112和步骤2114获得的数据，获得所述子流域河流的坡度。
具体的，上述步骤2114通过公式
获得所述子流域河流的坡度slop，其中，x表示与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的总长度，y表示所述待测试地下水网格单元的地表高程，N表示所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数。
由于子流域内整条河流流经的地下水网格单元的地表高程，从河流的上游到下游是呈降低趋势的，但并非严格的逐单元递减，采用最小二乘法的计算方式能够最大程度上使得获得的子流域河流的坡度的精度最好。
本发明第四实施例中，给出了获得子流域河流的具体实现方式，通过对待测试地下水网格单元至起始河段单元的总长度的获取以及每条子流域河流所流经的地下水网格单元的确定实现。
参照图5，本发明第五实施例中，对上述第四实施例中的获得与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的长度的步骤进行了具体阐述，其包括：
步骤21111，获得与每一所述地下水网格单元相耦合的河段单元的长度；
步骤21112，确定待测试地下水网格单元的编码号；
步骤21113，获得与编码号位于所述待测试地下水网格单元的编码号之前的地下水网格单元相耦合的多个河段单元的总长度；
步骤21114，将所述待测试河段单元的长度与所述多个河段单元的总长度相加，获得所述待测试地下水网格单元到所述子流域河流的起始端点的总长度。
在本发明第五实施例中，首先通过对一个地下水网格单元相耦合的河段单元的长度进行获取，并确定待测试地下水网格单元的编码号，根据待测试地下水网格单元的编码号，可以确定与位于待测试地下水网格单元之前的多个地下水网格单元相耦合的河段单元为哪些，通过确定位于与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元之前的多个河段单元的长度，进而获得待测试地下水网格单元到所述子流域河流的起始端点的总长度。
在本发明第五实施例中，由于对每个地下水网格单元相耦合的河段单元的长度都能够获取到，因而不管选择任何一个地下水网格单元作为待测试网格单元均能够获取到待测试地下水网格单元到子流域河流的起始端点的总长度。
参照图6，本发明第六实施例中，相对于上述的第五实施例，给出了获得与一个所述地下水网格单元相耦合的河段单元的长度的具体步骤，包括：
步骤21111a，判断所述河段单元的节点是否与所述地下水网格单元的边界线重合；
步骤21111b，在所述河段单元的节点与所述地下水网格单元的边界线不重合时，在所述河段单元与所述地下水网格单元的边界线重合的位置处增加一新节点；
步骤21111c，获得在增加所述新节点后的河段单元的长度；
步骤21111d，在所述河段单元的节点与所述地下水网格单元的边界线重合时，则直接获得所述河段单元的长度。
本发明第六实施例中，给出了获得与一个地下水网格单元相耦合的河段单元的长度的具体方法，基于水循环模型中的每条河流是由多个节点从上游到下游的线段顺序连接在一起的。在判断与一个地下水网格单元相耦合的河段单元的长度时，通常来说，河段单元的结点与地下水网格单元的边界线相重合的情况较少，为了精确的获得与一个地下水网格单元相耦合的河段单元的长度，通过在与河段单元与地下水网格单元的边界线相重复的位置处增加结点，在增加结点后通过GIS等处理软件可以获得增加结点后的河段单元的长度。通过此种方式，使得获得的与一个地下水网格单元相耦合的河段单元的长度更加精确，并且便于统计每个网格单元内的河段单元的长度。
参照图7，本发明第七实施例中，相对于上述的第五实施例，给出了确定待测试地下水网格单元的编码号，包括：
步骤21112a，确定所述子流域河流的起始河段单元；
步骤21112b，根据多个河段单元的首尾对应关系，对所述子流域河流的河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置依次进行编号；
步骤21112c，根据进行编号后的多个所述河段单元，确定所述河流流经的地下水网格单元，以所述起始河段单元所对应的地下水网格单元为起始编码位置对多个所述地下水网格单元依次进行编码。
通过编码后的地下水网格单元，便于了后续对待测试地下水网格单元到所述子流域河流的起始端点的总长度的获取，通过确定待测试地下水网格单元所对应的编码号，对于编码号位于待测试地下水网格单元的编码号之前地下水网格单元对应的河段单元的长度进行获取即可，无需人工去确定，实现了高效计算，且计算的精确度高。
参照图8，本发明第八实施例中，相对于上述的第七实施例，给出了对所述子流域河流的河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置依次进行编号的步骤，包括：
步骤21112b1，确定与每一所述地下水网格单元耦合的河段单元个数；
步骤21112b2，在与每一所述地下水网格单元耦合的河段单元个数均为一个时，则对所述子流域河流的多个河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置进行编号；
步骤21112b3，在与任意一个地下水网格单元相耦合的河段单元个数大于一个时，则对耦合的河段单元大于一个的地下水网格单元对应的河段单元删除至一个；
步骤21112b4，对进行删除后的所述子流域河流的多个河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置进行编号。
通过本发明第八实施例中记载的方法，可以快速确定大量的河段单元与地下水位网格之间的有序关系，提高了河流与地下水耦合模拟的模拟周期，并且，保证了后续计算的精确。
参照图9，本发明第九实施例提供了一种河流与地下水耦合模拟参数的生成装置，包括：
获取模块，用于获取基于地下水网格单元的地下水数值模型和基于子流域的水循环模拟模型；
耦合模块，用于对所述地下水数值模型和所述水循环模拟模型进行耦合处理；
获得模块，用于获得进行耦合处理后、与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量；
生成模块，用于根据所述交互水量，生成河流与地下水耦合模拟参数。
参照图10，优选地，所述获得模块包括：
第一获得子模块，用于获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位；
第二获得子模块，用于获得所述地下水网格单元的地下水含水层的水位；
确定子模块，用于根据与每一所述地下水网格单元相耦合的河段单元的水位和所述地下水网格单元的地下水含水层的水位，确定与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量。
参照图10，优选地，所述确定子模块通过公式
QRIV＝CRIV*(HRIV-hi,j,k)
获得所述与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量QRIV，其中，HRIV为与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位，hi,j,k为所述地下水网格单元的地下含水层的水位，CRIV为所述河段单元与所述地下含水层相互连接的水力传导系数。
参照图10，优选地，所述第一获得子模块包括：
第一获得单元，用于获得所述子流域河流的坡度和平均水位；
第二获得单元，用于根据所述子流域河流的坡度和平均水位,获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位。
参照图10，优选地，所述第一获得单元包括：
选取子单元，用于选取用于计算所述子流域河流的坡度的待测试地下水网格单元；
第一获得子单元，用于获得与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点的长度；
第二获得子单元，用于获得所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数；
第三获得子单元，用于获取所述待测试地下水网格单元的地表高程；
第四获得子单元，用于根据所述与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的长度、所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数和所述待测试地下水网格单元的地表高程，获得所述子流域河流的坡度。
参照图10，优选地，所述第三获得子单元通过公式
获得所述子流域河流的坡度slop，其中，x表示与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的总长度，y表示所述待测试地下水网格单元的地表高程，N表示所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数。
参照图10，优选地，所述第一获得子单元包括：
一级第一获得子单元，获得与每一所述地下水网格单元相耦合的河段单元的长度；
一级确定子单元，用于确定待测试地下水网格单元的编码号；
一级第一获得子单元，用于获得与编码号位于所述待测试地下水网格单元的编码号之前的地下水网格单元相耦合的多个河段单元的总长度；
一级第一获得子单元，用于将所述待测试河段单元的长度与所述多个河段单元的总长度相加，获得所述待测试地下水网格单元到所述子流域河流的起始端点的总长度。
参照图10，优选地，所述一级第一获得子单元包括：
二级判断子单元，用于判断所述河段单元的节点是否与所述地下水网格单元的边界线重合；
二级增加子单元，用于在所述河段单元的节点与所述地下水网格单元的边界线不重合时，在所述河段单元与所述地下水网格单元的边界线重合的位置处增加一新节点；
二级第一获得子单元，用于获得在增加所述新节点后的河段单元的长度；
二级第二获得子单元，用于在所述河段单元的节点与所述地下水网格单元的边界线重合时，则直接获得所述河段单元的长度。
参照图10，优选地，所述一级确定子单元包括：
二级确定子单元，用于确定所述子流域河流的起始河段单元；
二级编号子单元，用于根据多个河段单元的首尾对应关系，对所述子流域河流的河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置依次进行编码；
二级编码子单元，用于根据进行编号后的多个所述河段单元，确定所述河流流经的地下水网格单元，以所述起始河段单元所对应的地下水网格单元为起始编码位置对多个所述地下水网格单元依次进行编码。
参照图10，优选地，所述二级编号子单元包括：
三级确定子单元，用于确定与每一所述地下水网格单元耦合的河段单元个数；
三级第一编号子单元，用于在与每一所述地下水网格单元耦合的河段单元个数均为一个时，则对所述子流域河流的多个河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置进行编号；
三级删除子单元，用于在与任意一个地下水网格单元相耦合的河段单元个数大于一个时，则对耦合的河段单元大于一个的地下水网格单元对应的河段单元删除至一个；
三级第二编号子单元，用于对进行删除后的所述子流域河流的多个河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置进行编号。
通过本发明实施例提供的河流与地下水耦合模拟参数的生成装置，可以提高获得的河流与地下水耦合模拟参数的精度。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种河流与地下水耦合模拟参数的生成方法，其特征在于，包括：
获取基于地下水网格单元的地下水数值模型和基于子流域的水循环模拟模型；
对所述地下水数值模型和所述水循环模拟模型进行耦合处理；
获得进行耦合处理后、与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量；
根据所述交互水量，生成河流与地下水耦合模拟参数；
其中，所述获得进行耦合处理后、与每一地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量的步骤包括：
获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位，
获得每一所述地下水网格单元的地下水含水层的水位，
根据与每一所述地下水网格单元相耦合的河段单元的水位和所述地下水网格单元的地下水含水层的水位，确定与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量；
其中，所述获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位的步骤包括：
获得所述子流域河流的坡度和平均水位，
根据所述子流域河流的坡度和平均水位,获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位；
其中，所述获得所述子流域河流的坡度的步骤包括：
选取用于计算所述子流域河流的坡度的待测试地下水网格单元，
获得与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点的长度，
获得所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数，
获取所述待测试地下水网格单元的地表高程，
根据所述与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的长度、所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数和所述待测试地下水网格单元的地表高程，获得所述子流域河流的坡度。
2.根据权利要求1所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法，其特征在于，通过公式
QRIV＝CRIV*(HRIV-hi,j,k)
获得所述与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量QRIV，其中，HRIV为与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位，hi,j,k为所述地下水网格单元的地下含水层的水位，CRIV为所述河段单元与所述地下含水层相互连接的水力传导系数。
3.根据权利要求1所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法，其特征在于，通过公式
获得所述子流域河流的坡度slop，其中，x表示与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的总长度，y表示所述待测试地下水网格单元的地表高程，N表示所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数。
4.根据权利要求1所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法，其特征在于，所述获得与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的长度的步骤包括：
获得与每一所述地下水网格单元相耦合的河段单元的长度；
确定待测试地下水网格单元的编码号；
获得与编码号位于所述待测试地下水网格单元的编码号之前的地下水网格单元相耦合的多个河段单元的总长度；
将所述待测试河段单元的长度与所述多个河段单元的总长度相加，获得所述待测试地下水网格单元到所述子流域河流的起始端点的总长度。
5.根据权利要求4所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法，其特征在于，所述获得与每一所述地下水网格单元相耦合的河段单元的长度步骤包括：
判断所述河段单元的节点是否与所述地下水网格单元的边界线重合；
在所述河段单元的节点与所述地下水网格单元的边界线不重合时，在所述河段单元与所述地下水网格单元的边界线重合的位置处增加一新节点；
获得在增加所述新节点后的河段单元的长度；
在所述河段单元的节点与所述地下水网格单元的边界线重合时，则直接获得所述河段单元的长度。
6.根据权利要求4所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法，其特征在于，所述确定待测试地下水网格单元的编码号包括：
确定所述子流域河流的起始河段单元；
根据多个河段单元的首尾对应关系，对所述子流域河流的河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置依次进行编号；
根据进行编号后的多个所述河段单元，确定所述河流流经的地下水网格单元，以所述起始河段单元所对应的地下水网格单元为起始编码位置对多个所述地下水网格单元依次进行编码。
7.根据权利要求6所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成方法，其特征在于，所述对所述子流域河流的河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置依次进行编号的步骤包括：
确定与每一所述地下水网格单元耦合的河段单元个数；
在与每一所述地下水网格单元耦合的河段单元个数均为一个时，则对所述子流域河流的多个河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置进行编号；
在与任意一个地下水网格单元相耦合的河段单元个数大于一个时，则对耦合的河段单元大于一个的地下水网格单元对应的河段单元删除至一个；
对进行删除后的所述子流域河流的多个河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置进行编号。
8.一种河流与地下水耦合模拟参数的生成装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取基于地下水网格单元的地下水数值模型和基于子流域的水循环模拟模型；
耦合模块，用于对所述地下水数值模型和所述水循环模拟模型进行耦合处理；
获得模块，用于获得进行耦合处理后、与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量；
生成模块，用于根据所述交互水量，生成河流与地下水耦合模拟参数；
其中，所述获得模块包括：
第一获得子模块，用于获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位，
第二获得子模块，用于获得每一所述地下水网格单元的地下水含水层的水位，
确定子模块，用于根据与每一所述地下水网格单元相耦合的所述河段单元的水位和所述地下水网格单元的地下水含水层的水位，确定与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的所述河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量；
其中，所述第一获得子模块包括：
第一获得单元，用于获得所述子流域河流的坡度和平均水位，
第二获得单元，用于根据子流域河流的坡度和平均水位,获得与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位；
其中，所述第一获得单元包括：
选取子单元，用于选取用于计算所述子流域河流的坡度的待测试地下水网格单元，
第一获得子单元，用于获得与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点的长度，
第二获得子单元，用于获得所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数，
第三获得子单元，用于获取所述待测试地下水网格单元的地表高程，
第四获得子单元，用于根据所述与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的长度、所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数和所述待测试地下水网格单元的地表高程，获得所述子流域河流的坡度。
9.根据权利要求8所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成装置，其特征在于，所述确定子模块通过公式
QRIV＝CRIV*(HRIV-hi,j,k)
获得所述与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元与所述地下水网格单元的地下含水层之间的交互水量QRIV，其中，HRIV为与每一所述地下水网格单元相耦合的子流域河流的河段单元的水位，hi,j,k为所述地下水网格单元的地下含水层的水位，CRIV为所述河段单元与所述地下含水层相互连接的水力传导系数。
10.根据权利要求8所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成装置，其特征在于，所述第三获得子单元通过公式
获得所述子流域河流的坡度slop，其中，x表示与待测试地下水网格单元相耦合的河段单元到所述子流域河流的起始端点之间的总长度，y表示所述待测试地下水网格单元的地表高程，N表示所述子流域河流流经至待测试地下水网格单元所耦合的地下水单元网格的总个数。
11.根据权利要求8所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成装置，其特征在于，所述第一获得子单元包括：
一级第一获得子单元，获得与每一所述地下水网格单元相耦合的河段单元的长度；
一级确定子单元，用于确定待测试地下水网格单元的编码号；
一级第一获得子单元，用于获得与编码号位于所述待测试地下水网格单元的编码号之前的地下水网格单元相耦合的多个河段单元的总长度；
一级第二获得子单元，用于将所述待测试河段单元的长度与所述多个河段单元的总长度相加，获得所述待测试地下水网格单元到所述子流域河流的起始端点的总长度。
12.根据权利要求11所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成装置，其特征在于，所述一级第一获得子单元包括：
二级判断子单元，用于判断所述河段单元的节点是否与所述地下水网格单元的边界线重合；
二级增加子单元，用于在所述河段单元的节点与所述地下水网格单元的边界线不重合时，在所述河段单元与所述地下水网格单元的边界线重合的位置处增加一新节点；
二级第一获得子单元，用于获得在增加所述新节点后的河段单元的长度；
二级第二获得子单元，用于在所述河段单元的节点与所述地下水网格单元的边界线重合时，则直接获得所述河段单元的长度。
13.根据权利要求11所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成装置，其特征在于，所述一级确定子单元包括：
二级确定子单元，用于确定所述子流域河流的起始河段单元；
二级编号子单元，用于根据多个河段单元的首尾对应关系，对所述子流域河流的河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置依次进行编码；
二级编码子单元，用于根据进行编号后的多个所述河段单元，确定所述河流流经的地下水网格单元，以所述起始河段单元所对应的地下水网格单元为起始编码位置对多个所述地下水网格单元依次进行编码。
14.根据权利要求13所述的河流与地下水耦合模拟参数的生成装置，其特征在于，所述二级编号子单元包括：
三级确定子单元，用于确定与每一所述地下水网格单元耦合的河段单元个数；
三级第一编号子单元，用于在与每一所述地下水网格单元耦合的河段单元个数均为一个时，则对所述子流域河流的多个河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置进行编号；
三级删除子单元，用于在与任意一个地下水网格单元相耦合的河段单元个数大于一个时，则对耦合的河段单元大于一个的地下水网格单元对应的河段单元删除至一个；
三级第二编号子单元，用于对进行删除后的所述子流域河流的多个河段单元以所述起始河段单元为起始编号位置进行编号。
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