CN109145316A - 一种二维水动力模型垂向分层耦合方法、系统及终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种二维水动力模型垂向分层耦合方法、系统及终端，其中，所述方法包括：接收输入的待处理数据；待处理数据包括多个网格对应的数据，其中每个网格对应的数据包括网格中心处的物理量；针对每个网格，将所述网格对应的数据进行重构，得到重构后的网格数据；确定全部网格中的小落差边界网格、中心网格以及大落差边界网格；依据所述小落差边界网格、中心网格计算各非大落差边的通量；依据大落差边界网格计算大落差边的通量；计算各网格的产流，得到各网格对应的产流数据。本发明实施例提供的二维水动力模型垂向分层耦合方法，利用不同层网格之间的耦合进行水量、动量交换，能够精确、具体地分析绿色屋顶上水流量且计算量较小。

Description

一种二维水动力模型垂向分层耦合方法、系统及终端

技术领域

本发明涉及大落差边水量计算技术领域，特别是涉及一种二维水动力模型垂向分层耦合方法、系统及终端。

背景技术

“海绵城市”规划设计过程中，采用二维水动力模型对于“绿色屋顶”这一海绵措施进行分析，由于屋顶与地面之间相差较高，模型在这种“大落差”的地方，难以稳定计算水量，因此如何在模型中解决这个难点亟待解决。

二维水动力模型在遇到“屋顶”与“地面”这种直上直下的、大落差的地方时，即使采用局部网格加密技术，也难以保证模型能够稳定地、精确地模拟“屋顶”流入到“地面”的水量，甚至还会因为加密网格造成整套系统网格数量太多、部分网格太小以至于整套系统计算量巨大，一般的计算机难以承受。

为解决这种大落差的问题，现有的二维水动力模型很难处理，一般是将“绿色屋顶”进行概化，以源汇项的形式加入二维水动力，甚至是忽略“绿色屋顶”的水流只演算地面的水流。这些方法基本无法满足现行海绵城市整个生命周期中的需求。只能粗糙的估算一个水量甚至是粗暴的将其“切掉”，无法精确、具体地分析屋顶上水流量等。

发明内容

本发明实施例提供一种二维水动力模型垂向分层耦合方法、系统及终端，以解决现有技术中存在的无法精确、具体地分析绿色屋顶上水流量的问题。

依据本发明的一个方面，提供了一种二维水动力模型垂向分层耦合方法，所述方法包括：接收输入的待处理数据；所述待处理数据包括多个网格对应的数据，其中每个网格对应的数据包括所述网格中心处的物理量；针对每个网格，将所述网格对应的数据进行重构，得到重构后的网格数据；确定全部网格中的小落差边界网格、中心网格以及大落差边界网格；依据所述小落差边界网格、中心网格计算各非大落差边的通量；依据所述大落差边界网格计算大落差边的通量；计算各网格的产流，得到各网格对应的产流数据。

根据本发明的另一方面，提供了一种二维水动力模型垂向分层耦合系统，所述系统包括二维水动力模块以及大落边耦合装置：其中，所述二维水动力模块包括：重构模块、产流模块、内部边通量计算模块、边界边通量计算模块，所述大落边耦合装置包括大落差网格识别模块以及大落差边通量计算模块；所述重构模块接收输入的待处理数据；所述待处理数据包括多个网格对应的数据，其中每个网格对应的数据包括所述网格中心处的物理量；针对每个网格，将所述网格对应的数据进行重构，得到重构后的网格数据；大落差网格识别模块确定全部网格中的小落差边界网格、中心网格以及大落差边界网格；所述内部边通量计算模块以及边界边通量计算模块，分别依据所述小落差边界网格、中心网格计算各非大落差边的通量；所述大落差边通量计算模块依据所述大落差边界网格计算大落差边的通量；所述产流模块计算各网格的产流，得到各网格对应的产流数据。

根据本发明的另一方面，还提供了一种用于二维水动力模型垂向分层耦合的终端，所述终端包括存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中所述一个或者一个以上程序存储于所述存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于进行本发明中的任一种二维水动力模型垂向分层耦合方法。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例提供的二维水动力模型垂向分层耦合方案，对现有的二维水动力模型进行改进，增加大落差耦合装置使二维水动力模型具有处理这种垂向分层的地形的能力，增强二维水动力模型的适应性，能够使用二维水动力模型将“绿色屋顶”与地表系统耦合起来进行海绵城市的整体分析设计。该方案将待处理数据中的大落差边界网格、小落差边界网格以及中心网格区分开来，利用不同层网格之间的耦合进行水量、动量交换，能够精确、具体地分析绿色屋顶上水流量且计算量较小。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是根据本发明实施例一的一种二维水动力模型垂向分层耦合方法的步骤流程图；

图2是根据本发明实施例二的一种二维水动力模型垂向分层耦合方法的步骤流程图；

图3是根据本发明实施例三的一种二维水动力模型垂向分层耦合装置的结构框图；

图4是根据本发明实施例四的一种二维水动力模型垂向分层耦合的结构框图；

图5是根据本发明实施例五的一种终端的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例一的一种二维水动力模型垂向分层耦合方法的步骤流程图。

本发明实施例的二维水动力模型垂向分层耦合方法包括以下步骤：

步骤101：接收输入的待处理数据。

待处理数据包括多个网格对应的数据，其中每个网格对应的数据包括网格中心处的物理量。

本发明实施例中的物理量包括但不限于：水深参数、流速参数。

步骤102：针对每个网格，将网格对应的数据进行重构，得到重构后的网格数据。

对网格对应的数据进行重构时所采用的具体方式，参照现有相关技术即可，本发明实施例中对此不做具体限制。

在对网格对应的数据进行重构时，可以依据网格中心处的物理量重构出网格边界处的物理量。

步骤103：确定全部网格中的小落差边界网格、中心网格以及大落差边界网格。

本发明实施例中，可以预设判定机制将网格进行分类。一种可行的分类方式为：判断网格是否为处于边缘的网格，若网格为处于边缘的网格，则需要进一步确定其与相邻网格之间垂直方向的落差是否小于预设值，若是则确定该网格为小落差边界网格，若否，则确定该网格为大落差边界网格。若网格并非处于边缘的网格则可确定该网格为中心网格。

步骤104：依据小落差边界网格、中心网格计算各非大落差边的通量。

对于基于依据小落差边界网格、中心网格计算各非大落差边的通量的具体计算方式，参照现有的计算网格系统中边通量的方式即可，本发明实施例中对此不再赘述。

步骤105：依据大落差边界网格计算大落差边的通量。

本发明实施例中，在计算大落差边的通量时，将宽顶堰流公式、黎曼不变量与单宽流量边界条件三种方法对位于大落差边的网格进行耦合。

步骤106：计算各网格的产流，得到各网格对应的产流数据。

计算网格产流数据的具体方式，参照现有相关技术即可，本发明实施例中对此不做具体限制。

通过上述步骤对待处理数据进行处理、分析，得到各网格的产流数据以及边通量数据，将这些数据作为后期演化处理的基础数据，即可推导出一定时间后各网格对应的物理量。

本发明实施例提供的二维水动力模型垂向分层耦合方法，对现有的二维水动力模型进行改进，增加大落差耦合装置使二维水动力模型具有处理这种垂向分层的地形的能力，增强二维水动力模型的适应性，能够使用二维水动力模型将“绿色屋顶”与地表系统耦合起来进行海绵城市的整体分析设计。该方案将待处理数据中的大落差边界网格、小落差边界网格以及中心网格区分开来，利用不同层网格之间的耦合进行水量、动量交换，能够精确、具体地分析绿色屋顶上水流量且计算量较小。

实施例二

参照图2，示出了本发明实施例二的一种二维水动力模型垂向分层耦合方法的步骤流程图。

本发明实施例的二维水动力模型垂向分层耦合方法具体包括以下步骤：

步骤201：接收输入的待处理数据。

待处理数据包括多个网格对应的数据，其中每个网格对应的数据包括网格中心处的物理量。

步骤202：针对每个网格，将网格对应的数据进行重构，得到重构后的网格数据。

对网格对应的数据进行重构时所采用的具体方式，参照现有相关技术即可，本发明实施例中对此不做具体限制。

在对网格对应的数据进行重构时，可以依据网格中心处的物理量重构出网格边界处的物理量。

步骤203：确定全部网格中的小落差边界网格、中心网格以及大落差边界网格。

本发明实施例中，可以在现有的二维水动力模型中增加大落差耦合模块，在大落差耦合模块中预设大落差网格判定机制，以及大落差网格边通量计算机制。

步骤204：依据小落差边界网格、中心网格计算各非大落差边的通量。

对于基于依据小落差边界网格、中心网格计算各非大落差边的通量的具体计算方式，参照现有的计算网格系统中边通量的方式即可，本发明实施例中对此不再赘述。

同时，本发明实施例中还需要依据大落差边界网格计算大落差边的通量，具体计算方式详见步骤205至步骤207中的具体说明。

步骤205：依据大落差边界网格对应的数据，确定大落差边界以及大落差边界处的水深。

本发明实施例中，将待分析的地形划分成网格示意图，各网格对应的地形数据作为待处理数据。若待分析的地形为落差平缓的地形，则可采用现有的地面网格系统对其进行分析即可；若待分析的地形为分层地形，则需要将高地势的部分看作“屋顶”将地势低的部分看作“地面”，而“屋顶”与“地面”之间边界的过渡看作是宽顶堰。

步骤206：依据水深以及宽顶堰自由出流公式计算出流量。

将水深作为输入参数，输入公式Q₀＝C_dL(Z₁-Z₀)^1.5中计算得到出流量；

其中，c_d为流量系数，L为宽顶堰的过水宽度，Z₁表示宽顶堰的上游水位，Z₀表示宽顶堰的堰顶高度。

“屋顶”边界处的水位则为上游水位，“屋顶”边界处的宽度即为宽顶堰的过水宽度；“屋顶”边界处与“地面”边界处的高度差即为宽顶堰的堰顶高度。

步骤207：将出流量作为单宽入流量，计算单宽入流量对应的流量以及动量。

本发明实施例中，利用Riemann不变量计算单宽入流量带来的流量与动量纳入地面水流系统。其中，Riemann不变量为在流场的特征线上保持不变的量。

依据如下公式计算单宽入流量对应的流量以及动量：

其中，q_⊥*为单宽入流量，u_⊥*、h_⊥*分别为边界中心处垂直于边界沿外法线方向的流速与水深，h_⊥L、u_⊥L分别为边界所在网格的中心处的水深与沿着该边界的外法线向方向的流速。

当“屋顶”的积水沿着屋檐开始往地面倾泻的时候类似于河道中的宽顶堰，且由于“屋顶”与“地面”相差较大，基本上类似于宽顶堰的自由出流。因此，本发明实施例中，在建模的时候，将屋顶与地表网格系统在物理上隔绝开，在两类网格系统的边界处进行online的耦合模式，采用自由出流的宽顶堰流公式计算由屋顶留下的流量，将该流量作为地表入流边界条件，根据Riemann不变量进行求解，在地表部分不仅考虑了流量，同时也兼顾了这部分水流带来的动量。

步骤208：计算各网格的产流，得到各网格对应的产流数据。

计算网格产流数据的具体方式，参照现有相关技术即可，本发明实施例中对此不做具体限制。

步骤209：依据各非大落差边的通量、大落差边的通量以及各网格对应的产流数据，得到新网格数据并替换旧网格数据。

此时，完成网格数据的更新。

将更新后的网格数据作为后期演化处理的基础数据，即可推导出一定时间后各网格对应的物理量。

采用本发明实施例提供的二维水动力模型垂向分层耦合方法，对某地海绵城市建设中的一个小区的地形进行分析时，针对该地区某一特定频率的设计暴雨进行模拟，可以发现：

在降雨的前20分钟，地面已经有部分开始有水流动，而“屋顶”由于本身海绵措施对水量的削减作用则基本没有形成汇流；随着时间的推移，在30分钟时，“屋顶”已经有部分汇流，而“地面”的水流流速逐渐变大；“屋顶”的积水随着时间的推移逐渐变深，在40分钟的时候已经开始流入“地面”，并且在50分钟的时候已经明显可以看见“地面”相应位置的积水因为“屋顶”来水变得很明显；在70分钟左右的时候，降雨逐渐减小，因为积水的外排，“屋顶”中与“地面”交界的边界处的积水深度已经减小，而此时附近“地面”积水基本面积增大；随着降雨的继续减小以及“地面”排水，在80分钟的时候，“屋顶”与“地面”的积水深度都有所减小；随着时间的推移，降雨逐渐停止，在100分钟、120分钟时“屋顶”、“地面”的积水深对与流速都明显减小。可见，通过本发明实施例的二维水动力模型垂向分层耦合方法，能够精确、具体地分析“屋顶”与“地面”上的水流量，从而精准的对待分析小区中各部分的水流量进行分析。

本发明实施例提供的二维水动力模型垂向分层耦合方法，对现有的二维水动力模型进行改进，增加大落差耦合装置使二维水动力模型具有处理这种垂向分层的地形的能力，增强二维水动力模型的适应性，能够使用二维水动力模型将“绿色屋顶”与地表系统耦合起来进行海绵城市的整体分析设计。该方案将待处理数据中的大落差边界网格、小落差边界网格以及中心网格区分开来，利用不同层网格之间的耦合进行水量、动量交换，能够精确、具体地分析“屋顶”上水流量且计算量较小。

实施例三

参照图3，示出了本发明实施例三的一种二维水动力模型垂向分层耦合系统的结构框图。

本发明实施例的二维水动力模型垂向分层耦合系统包括：二维水动力模块301以及大落边耦合装置302：其中，所述二维水动力模块301包括：重构模块3011、产流模块3012、内部边通量计算模块3013、边界边通量计算模块3014，所述大落边耦合装置302包括大落差网格识别模块3021以及大落差边通量计算模块3022。

重构模块3011接收输入的待处理数据；待处理数据包括多个网格对应的数据，其中每个网格对应的数据包括网格中心处的物理量；针对每个网格，将网格对应的数据进行重构，得到重构后的网格数据；

大落差网格识别模块3021确定全部网格中的小落差边界网格、中心网格以及大落差边界网格；

所述内部边通量计算模块3013以及边界边通量计算模块3014，分别依据所述小落差边界网格、中心网格计算各非大落差边的通量；

所述大落差边通量计算模块3022依据所述大落差边界网格计算大落差边的通量；

所述产流模块3012计算各网格的产流，得到各网格对应的产流数据。

本发明实施例提供的二维水动力模型垂向分层耦合系统，对现有的二维水动力模型进行改进，增加大落差耦合装置使二维水动力模型具有处理这种垂向分层的地形的能力，增强二维水动力模型的适应性，能够使用二维水动力模型将“绿色屋顶”与地表系统耦合起来进行海绵城市的整体分析设计。该方案将待处理数据中的大落差边界网格、小落差边界网格以及中心网格区分开来，利用不同层网格之间的耦合进行水量、动量交换，能够精确、具体地分析“屋顶”上水流量且计算量较小。

实施例四

参照图4，示出了本发明实施例四的一种二维水动力模型垂向分层耦合系统的结构框图。

本发明实施例的系统是对实施例三中系统的进一步优化，优化后的系统包括：二维水动力模块401、大落边耦合装置402、数据准备模块403以及结果数据处理模块404：其中，所述二维水动力模块401包括：重构模块4011、产流模块4012、内部边通量计算模块4013、边界边通量计算模块4014、演化模块4015，所述大落边耦合装置402包括大落差网格识别模块4021以及大落差边通量计算模块4022。

数据准备模块403构建屋顶与地面网格系统，加载模型配置文件至二维水动力模块以及大落边耦合装置；

所述重构模块4011接收输入的待处理数据；所述待处理数据包括多个网格对应的数据，其中每个网格对应的数据包括所述网格中心处的物理量；针对每个网格，将所述网格对应的数据进行重构，得到重构后的网格数据；

大落差网格识别模块4021确定全部网格中的小落差边界网格、中心网格以及大落差边界网格；

所述内部边通量计算模块4013以及边界边通量计算模块4014，分别依据所述小落差边界网格、中心网格计算各非大落差边的通量；

所述大落差边通量计算模块4022依据所述大落差边界网格计算大落差边的通量；

所述产流模块4012计算各网格的产流，得到各网格对应的产流数据；

所述演化模块4015依据所述各非大落差边的通量、所述大落差边的通量以及所述各网格对应的产流数据，得到新网格数据并替换旧网格数据；

结果数据处理模块404对演化模块4015提交的网格数据进行处理。

优选地，所述大落差边通量计算模块4022包括：确定单元，用于依据大落差边界网格对应的数据，确定大落差边界以及大落差边界处的水深；出流量计算单元，用于依据所述水深以及宽顶堰自由出流公式计算出流量；大落差边通量确定单元，用于将所述出流量作为单宽入流量，计算所述单宽入流量对应的流量以及动量。

优选地，所述出流量计算单元具体用于：将所述水深作为输入参数，输入公式Q₀＝C_dL(Z₁-Z₀)^1.5中计算得到出流量；其中，所述c_d为流量系数，L为宽顶堰的过水宽度，Z₁表示宽顶堰的上游水位，Z₀表示宽顶堰的堰顶高度。

优选地，所述大落差边通量确定单元具体用于：依据如下公式计算单宽入流量对应的流量以及动量： 其中，q_⊥*为单宽入流量，u_⊥*、h_⊥*分别为边界中心处垂直于边界沿外法线方向的流速与水深，h_⊥L、u_⊥L分别为边界所在网格的中心处的水深与沿着该边界的外法线向方向的流速。

本发明实施例的二维水动力模型垂向分层耦合系统用于实现前述实施例一、实施例二中相应的二维水动力模型垂向分层耦合方法，并具有与方法实施例相应的有益效果，在此不再赘述。

实施例五

参照图5，示出了本发明实施例五的一种用于安装插件的终端的结构框图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种用于二维水动力模型垂向分层耦合的终端的框图。

参照图5，终端可以包括以下一个或多个组件：处理组件602，存储器604，电源组件606，多媒体组件608，音频组件610，输入/输出(I/O)的接口612，传感器组件614，以及通信组件616。

处理组件602通常控制终端的整体操作，诸如与显示，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理元件602可以包括一个或多个处理器620来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件602可以包括一个或多个模块，便于处理组件602和其他组件之间的交互。例如，处理部件602可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件608和处理组件602之间的交互。

存储器604被配置为存储各种类型的数据以支持在终端的操作。这些数据的示例包括用于在终端上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器604可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件606为终端的各种组件提供电力。电源组件606可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为终端600生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件608包括在所述终端和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件608包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当终端处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件610被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件610包括一个麦克风(MIC)，当终端处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器604或经由通信组件616发送。在一些实施例中，音频组件610还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口612为处理组件602和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件614包括一个或多个传感器，用于为终端600提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件614可以检测到设备600的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为终端的显示器和小键盘，传感器组件614还可以检测终端或终端一个组件的位置改变，用户与终端接触的存在或不存在，终端方位或加速/减速和终端的温度变化。传感器组件614可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件614还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件614还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件616被配置为便于终端和其他设备之间有线或无线方式的通信。终端可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信部件616经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信部件616还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，终端可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器604，上述指令可由终端的处理器620执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由移动终端的处理器执行时，使得终端能够执行实施例一至实施例二中所示的任意一种二维水动力模型垂向分层耦合方法。

对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

在此提供的二维水动力模型垂向分层耦合方案不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造具有本发明方案的系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的二维水动力模型垂向分层耦合方案中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种二维水动力模型垂向分层耦合方法，其特征在于，所述方法包括：

接收输入的待处理数据；所述待处理数据包括多个网格对应的数据，其中每个网格对应的数据包括所述网格中心处的物理量；

针对每个网格，将所述网格对应的数据进行重构，得到重构后的网格数据；

确定全部网格中的小落差边界网格、中心网格以及大落差边界网格；

依据所述小落差边界网格、中心网格计算各非大落差边的通量；

依据所述大落差边界网格计算大落差边的通量；

计算各网格的产流，得到各网格对应的产流数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述计算各网格的产流的步骤之后，所述方法还包括：

依据所述各非大落差边的通量、所述大落差边的通量以及所述各网格对应的产流数据，得到新网格数据并替换旧网格数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述大落差边界网格计算大落差边的通量的步骤，包括：

依据大落差边界网格对应的数据，确定大落差边界以及大落差边界处的水深；

依据所述水深以及宽顶堰自由出流公式计算出流量；

将所述出流量作为单宽入流量，计算所述单宽入流量对应的流量以及动量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述依据所述水深以及宽顶堰自由出流公式计算出流量的步骤，包括：

将所述水深作为输入参数，输入公式Q₀＝C_dL(Z₁-Z₀)^1.5中计算得到出流量；

其中，所述c_d为流量系数，L为宽顶堰的过水宽度，Z₁表示宽顶堰的上游水位，Z₀表示宽顶堰的堰顶高度。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述出流量作为单宽入流量，计算所述单宽入流量对应的流量以及动量的步骤，包括：

依据如下公式计算单宽入流量对应的流量以及动量：

其中，q_⊥*为单宽入流量，u_⊥*、h_⊥*分别为边界中心处垂直于边界沿外法线方向的流速与水深，h_⊥L、u_⊥L分别为边界所在网格的中心处的水深与沿着该边界的外法线向方向的流速。

6.一种二维水动力模型垂向分层耦合系统，其特征在于，所述系统包括二维水动力模块以及大落边耦合装置：其中，所述二维水动力模块包括：重构模块、产流模块、内部边通量计算模块、边界边通量计算模块，所述大落边耦合装置包括大落差网格识别模块以及大落差边通量计算模块；

所述重构模块接收输入的待处理数据；所述待处理数据包括多个网格对应的数据，其中每个网格对应的数据包括所述网格中心处的物理量；针对每个网格，将所述网格对应的数据进行重构，得到重构后的网格数据；

大落差网格识别模块确定全部网格中的小落差边界网格、中心网格以及大落差边界网格；

所述内部边通量计算模块以及边界边通量计算模块，分别依据所述小落差边界网格、中心网格计算各非大落差边的通量；

所述大落差边通量计算模块依据所述大落差边界网格计算大落差边的通量；

所述产流模块计算各网格的产流，得到各网格对应的产流数据。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述二维水动力模块还包括：演化模块；

所述演化模块依据所述各非大落差边的通量、所述大落差边的通量以及所述各网格对应的产流数据，得到新网格数据并替换旧网格数据。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述大落差边通量计算模块包括：

确定单元，用于依据大落差边界网格对应的数据，确定大落差边界以及大落差边界处的水深；

出流量计算单元，用于依据所述水深以及宽顶堰自由出流公式计算出流量；

大落差边通量确定单元，用于将所述出流量作为单宽入流量，计算所述单宽入流量对应的流量以及动量。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述出流量计算单元具体用于：

将所述水深作为输入参数，输入公式Q₀＝C_dL(Z₁-Z₀)^1.5中计算得到出流量；

其中，所述c_d为流量系数，L为宽顶堰的过水宽度，Z₁表示宽顶堰的上游水位，Z₀表示宽顶堰的堰顶高度。

10.一种用于二维水动力模型垂向分层耦合的终端，其特征在于，包括存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中所述一个或者一个以上程序存储于所述存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于进行权利要求1-5任一项所述的方法操作的指令。