CN109145317B - 一种地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法、装置及设备，其中所述方法包括：接收输入的待处理数据；针对各铰点当所述铰点处地表水位高于管网水位时，计算所述铰点对应的交换流量预估值；将所述铰点对应的交换流量预估值作为外来流量值，输入所述地下管网模型中，计算所述铰点在第一时间段内的溢流量；依据所述铰点对应的交换流量预估值以及溢流量，确定所述铰点的校正交换流量；将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，计算所述第一时间段内所述铰点的水力要素。通过该方法，能够较为精确地计算铰点处地表与网管的交换流量。

Description

一种地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法、系统 及设备

技术领域

本发明涉及地下管网与地表水量交换计算技术领域，特别是涉及一种地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法、系统及设备。

背景技术

现实中地表与地下管网中的水是实时交换的，在城市雨洪模型中需要实现这种实时的垂向水量交换过程，才能够完整地精确地模拟一场实际的降水过程。

下面以一具体实例对城市地下管网与地表水流交换问题进行说明。假定地表地下水流交换主要通过铰点(雨水井、检查井等)，令管网铰点水位为 Z_down，相应位置的地表水位为Z_up，管网与地表水流交换可分为三种情况：1) 管网排水系统有空余排水能力时，水流由地表流入管网，此时Z_up＞Z_down；2) 管网排水能力不足时，水流有管网溢流值地表，此时Z_up＜Z_down；3)无水量交换，此时Z_up＝Z_down。

目前用二维浅水方程模拟地表水时，采用显式或隐式格式的有限体积法求解；用一维圣维南方程模拟地下管网时，采用显式或者隐式的差分格式求解求解。两者之间通过雨水井、检查井等铰点进行水量交换，由于不同的数值算法格式的不同、显隐式格式造成的时间步长不同等原因，很难设计精确的、稳定的数值算法将地表水模型与地下管网模型耦合起来。

目前对城市地下管网与地表水流交换进行模拟时，先单独进行管网的模拟，计算出整个模拟时间段内管网所有发生溢流的铰点，将这些铰点的溢流量以源汇项的形式加入到地表二维水动力模型，再单独进行地表模型的模拟。这种非实时耦合的形式忽略了地表与管网之间水量的实时交换过程，认为管网一旦发生溢流，则流入地表，不再返回管网，与实际情况不符，模拟效果差。

发明内容

本发明实施例提供一种地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法、系统及设备，以解决现有技术中存在的对城市地下管网与地表水流交换的模型与实际情况不符的问题。

依据本发明的一个方面，提供了一种地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法，所述方法包括：接收输入的待处理数据，其中所述待处理数据包括：地下管网的铰点坐标、各铰点对应的地表水位、管网水位以及周长；针对各铰点当所述铰点处地表水位高于管网水位时，计算所述铰点对应的交换流量预估值；将所述铰点对应的交换流量预估值作为外来流量值，输入所述地下管网模型中，计算所述铰点在第一时间段内的溢流量；依据所述铰点对应的交换流量预估值以及溢流量，确定所述铰点的校正交换流量；将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，计算所述第一时间段内所述铰点的水力要素。

可选地，针对每个铰点计算所述铰点对应的交换流量预估值的步骤，包括：针对每个铰点，依据所述铰点对应的地表水位、管网水位，采用宽顶堰流公式计算所述铰点对应的交换流量预估值。

可选地，所述将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，计算所述第一时间段内所述铰点的水力要素的步骤，包括：将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，分别计算所述铰点在各子时间段内的水力要素，直至各子时间段和值等于所述第一时间段为止，其中，所述第一时间段包括多个子时间段。

可选地，所述依据所述铰点对应的交换流量预估值以及溢流量，确定所述铰点的校正交换流量的步骤，包括：计算所述铰点对应的交换流量预估值与溢流量的差值，将所述差值确定为所述铰点的校正交换流量。

可选地，所述地表水动力模型采用显式有限体积法求解的二维浅水方程，所述地下管网模型采用显式差分格式求解的一维圣维南方程。

依据本发明的另一个方面，提供了一种地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合系统，所述系统包括：垂向耦合模块、管网模块以及二维水动力模块；所述垂向耦合模块接收输入的待处理数据，针对各铰点当所述铰点处地表水位高于管网水位时，计算所述铰点对应的交换流量预估值；将所述铰点对应的交换流量预估值作为外来流量值，输入所述管网模块中；其中所述待处理数据包括：地下管网的铰点坐标、各铰点对应的地表水位、管网水位以及周长；所述管网模块采用地下管网模型以所述交换流量预估值作为外来流量值，计算所述铰点在第一时间段内的溢流量；依据所述铰点对应的交换流量预估值以及溢流量，确定所述铰点的校正交换流量，并将所述校正交换流量通过所述垂向耦合模块发送至所述二维水动力模块；所述二维水动力模块将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，计算所述第一时间段内所述铰点的水力要素。

可选地，所述垂向耦合模块计算所述铰点对应的交换流量预估值时，具体用于：针对每个铰点，依据所述铰点对应的地表水位、管网水位，采用宽顶堰流公式计算所述铰点对应的交换流量预估值。

可选地，所述二维水动力模块具体用于：将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，分别计算所述铰点在各子时间段内的水力要素，直至各子时间段和值等于所述第一时间段为止，其中，所述第一时间段包括多个子时间段。

可选地，所述管网模块依据所述铰点对应的交换流量预估值以及溢流量，确定所述铰点的校正交换流量时，具体用于：计算所述铰点对应的交换流量预估值与溢流量的差值，将所述差值确定为所述铰点的校正交换流量。

依据本发明的再一个方面，提供了一种用于地表水动力模型与地下管网模型的垂向分层耦合的设备，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实施例中所述的任一种的地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法操作的指令。

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地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方案，采用垂向耦合方法将地表水动力模型与地下管网模型进行耦合，这种采用实时耦合的方法相较于现有的非实时耦合方法，能够模拟地表水回流至管网的过程，且本发明中利用“预估--校正”法较为精确地计算铰点处地表与网管的交换流量，在城市内涝分析、海绵城市建设等相关工作中能够较为可靠地提供一场降雨过程中的各种关键数据，为防洪排涝、城市规划等工作提供可靠、必要的数据支撑。

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地表水动力模型与地下管网模型垂向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地表水动力模型与地下管网模型垂向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地表水动力模型与地下管网模型垂向耦合系统的结构框图；

图4是根据本发明实施例四的一种地表水动力模型与地下管网模型垂向耦合系统的结构框图；

图5是根据本发明实施例五的一种设备的结构框图。

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地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法的步骤流程图。

本发明实施例的地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法包括以下步骤：

步骤101：接收输入的待处理数据。

其中，待处理数据包括：地下管网的铰点坐标、各铰点对应的地表水位、管网水位以及周长，此外还可以包括网管的管段信息、多个地表网格对应的数据、地块的产流参数等。其中，铰点为管网的节点，如雨水井、检查井等。上述仅是列举了待处理数据中包含的个别参数，所输入的待处理数据还包含其他参数，对于所包含的具体参数参照现有相关技术中的描述即可，本发明实施例中对此不再一一列举。

步骤102：针对各铰点当铰点处地表水位高于管网水位时，计算铰点对应的交换流量预估值。

计算铰点对应的水流交换预估值时，可以将地表水位、管网水位作为已知量，采用宽顶堰流公式进行计算。

步骤103：将铰点对应的交换流量预估值作为外来流量值，输入地下管网模型中，计算铰点在第一时间段内的溢流量。

假设当前时刻为t，第一时间段为dt，通过执行步骤102至步骤103能够得到t+dt时刻管网中该铰点处的溢流量。

步骤104：依据铰点对应的交换流量预估值以及溢流量，确定铰点的校正交换流量。

当校正交换流量为正数时，表示水流确实由地表流入管网，当校正交换流量为负数时，表示水流由管网流入地表。

步骤102至步骤104是一个铰点的校正交换流量的计算流程，在具体实现过程中，由于网管可能包含多个铰点，因此需要并行执行步骤102至步骤 104计算网管中包含的各铰点的校正交换流量。

步骤105：将校正交换流量作为源汇项输入地表水动力模型中，计算第一时间段内铰点的水力要素。

通过重复执行步骤102至步骤104能够对一个时间步长的管网流量进行模拟，在得到校正交换流量后将校正交换流量提交给地表水动力模型，由地表水动力模型计算各铰点的水力要素例如：该铰点处地面水深，从而更新地表各水流的状态。

由于地表水动力模型的时间步长，较地下管网模型的时间步长小，因此令其在(t,t+dt)时间段内将管网溢流作为源强恒为Q_j的源汇项加入地表水动力模型，在时间上多次模拟，直至地表水动力模型的模拟时长到t+dt时刻。其中，下管网模型的时间步长为第一时间间隔，地表水动力模型的时间步长为一个子时间间隔，第一时间间隔包含多个子时间间隔。

通过上述方式，模拟出地下管网模型的一个时间步长地下管网与地表水流的交换状态，在具体实现过程中由于所需模拟的时间并非仅包含一个时间步长，因此需返回执行步骤102进行下一个时间步长的模拟，重复执行步骤 102至步骤105直至达到预设模拟时间停止。

本发明实施例提供的地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法，采用垂向耦合方法将地表水动力模型与地下管网模型进行耦合，这种采用实时耦合的方法相较于现有的非实时耦合的方法，能够模拟地表水回流至管网的过程，且本发明中利用“预估--校正”法较为精确地计算铰点处地表与网管的交换流量，在城市内涝分析、海绵城市建设等相关工作中能够较为可靠地提供一场降雨过程中的各种关键数据，为防洪排涝、城市规划等工作提供可靠、必要的数据支撑。

实施例二

参照图2，示出了本发明实施例二的一种地表水动力模型与地下管网水动力模型的垂向耦合方法的步骤流程图。

本发明实施例的地表水动力模型与地下管网水动力模型的垂向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。

其中，待处理数据包括：地下管网的铰点坐标、各铰点对应的地表水位、管网水位以及周长，此外还可以包括网管的管段信息、多个地表网格对应的数据、地块的产流参数等。其中，铰点为管网的节点，如雨水井、检查井等。

步骤202：针对每个铰点，依据铰点对应的地表水位、管网水位，采用宽顶堰流公式计算铰点对应的交换流量预估值。

其中，宽顶堰流公式为：

其中，Z₀为铰点处的地表高程，C_d为流量系数，L为铰点的周长。

当然，在计算时还可以依据简化后的宽顶堰流公式计算铰点对应的交换流量预估值，简化后的宽顶堰流公式为：

其中，dt为管网模型的时间步长，S为铰点的面积。

步骤203：将铰点对应的交换流量预估值作为外来流量值，输入地下管网模型中，计算铰点在第一时间段内的溢流量。

其中，地下管网模型可以采用显式差分格式求解的一维圣维南方程。

假设当前时刻为t，第一时间段为dt，本方法流程中根据t时刻耦合铰点的地表水位Z_up与管网水位Z_down，采用宽顶堰流公式计算“预估”的交换流量Q_y即交换流量预估值，将其以管网的源汇项加入到管网模型中，同时在管网模型中限制该铰点的水位最大水位为Z_up，通过执行步骤202至步骤 203能够得到t+dt时刻管网中该铰点处的溢流量。

基于地下管网模型计算铰点的溢流量的具体方式，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204：计算铰点对应的交换流量预估值与溢流量的差值，将差值确定为铰点的校正交换流量。

用Q_j＝Q_y-Q_overflow计算校正交换流量Q_j。若Q_j＞0，表示水由地表流入管网；Q_j＜0，表示水由管网溢流至地表；Q_j＝0，表示地表与网管间无水量交换。

步骤202至步骤204是一个铰点的校正交换流量的计算流程，在具体实现过程中，由于网管可能包含多个铰点，因此需要并行执行步骤102至步骤 104计算网管中包含的各铰点的校正交换流量。

步骤205：将校正交换流量作为源汇项输入地表水动力模型中，分别计算铰点在各子时间段内的水力要素，直至各子时间段和值等于第一时间段为止。

其中，地表水动力模型运行可以采用显式有限体积法求解的二维浅水方程。基于地表水动力模型计算单各时间步长下铰点的水力要素的具体方式，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。

其中，第一时间段包括多个子时间段。其中第一时间段为地下管网模型的时间步长，单个子时间段为地表水动力模型的时间步长。

若地下管网模型的时间步长为地表水动力模型时间步长的n倍，将 (t,t+dt)时间段内管网溢流作为源强恒为Q_j的源汇项加入地表水动力模型，进行n次模拟，直至地表水动力模型的模拟时间到达t+dt时刻。

通过上述方式，模拟出地下管网模型的一个时间步长地下管网与地表水流的交换状态，在具体实现过程中由于所需模拟的时间并非仅包含一个地下管网模型的时间步长，因此需返回执行步骤202进行下一个时间步长的模拟，重复执行步骤202至步骤205直至达到预设模拟时间停止。

当第一时间间隔的下地下管网与地表水流的交换状态模拟完成后，将本次模拟所得到的各铰点的水力要素以及各铰点对应的交换流量预估值，作为下一个时间间隔模拟所需的基础数据。

下面分别采用本发明实施例提供的实时地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法，以及现有技术中的非实时的地表水动力模型与地下管网模型耦合方法，对某地海绵城市建设中的一块区域的地下管网与地表水流交换进行模拟的过程与结果如下：

将待模拟区域的地表表示成多个三角形，每个三角形是地表水动力模型中的最小计算单元，对管网模型中铰点以及管段分别用点、线表示，事实上能发生水量交换的过程只能发生在这些铰点所在的位置，因此仅需模拟出各铰点处的水流交换即可。本具体实例中，分别按照地表水动力模型与管网模型的需求配置相应的输入文件，并把管网模型中每个铰点的坐标以及铰点的周长作为耦合模型的输入文件配置好，即可模拟地表、管网之间的实时水量交换过程。

通过采用上述两种不同的耦合方式进行模拟可以发旋，采用本发明中的实时耦合的方式将地表水动力模型以及地下管网模型进行垂向耦合，能够模拟当管网排水能力不足时，水流由管网流入地表，并且随着时间的推移，管网排水能力逐渐恢复，地表的水回流至管网中的过程。而采用现有技术中的非实时耦合方式则无法模拟回流的过程。

本发明实施例提供的地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法，采用垂向耦合方法将地表水动力模型与地下管网模型进行耦合，这种采用实时耦合的方法相较于现有的非实时耦合的方法，能够模拟地表水回流至管网的过程，且本发明中利用“预估--校正”法较为精确地计算铰点处地表与网管的交换流量，在城市内涝分析、海绵城市建设等相关工作中能够较为可靠地提供一场降雨过程中的各种关键数据，为防洪排涝、城市规划等工作提供可靠、必要的数据支撑。

实施例三

参照图3，示出了本发明实施例三的地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合系统的结构框图。

本发明实施例的地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合系统包括：垂向耦合模块301、管网模块302以及二维水动力模块303。

所述垂向耦合模块301接收输入的待处理数据，针对各铰点当所述铰点处地表水位高于管网水位时，计算所述铰点对应的交换流量预估值；将所述铰点对应的交换流量预估值作为外来流量值，输入所述管网模块中；其中所述待处理数据包括：地下管网的铰点坐标、各铰点对应的地表水位、管网水位以及周长；

所述管网模块302采用地下管网模型以所述交换流量预估值作为外来流量值，计算所述铰点在第一时间段内的溢流量；依据所述铰点对应的交换流量预估值以及溢流量，确定所述铰点的校正交换流量，并将所述校正交换流量通过所述垂向耦合模块发送至所述二维水动力模块。

优选地，二维水动力模块303将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，计算所述第一时间段内所述铰点的水力要素。

所述垂向耦合模块301计算所述铰点对应的交换流量预估值时，具体用于：针对每个铰点，依据所述铰点对应的地表水位、管网水位，采用宽顶堰流公式计算所述铰点对应的交换流量预估值。

优选地，所述二维水动力模块303具体用于：将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，分别计算所述铰点在各子时间段内的水力要素，直至各子时间段和值等于所述第一时间段为止，其中，所述第一时间段包括多个子时间段。

优选地，所述管网模块依据所述铰点对应的交换流量预估值以及溢流量，确定所述铰点的校正交换流量时，具体用于：计算所述铰点对应的交换流量预估值与溢流量的差值，将所述差值确定为所述铰点的校正交换流量。

本发明实施例提供的地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合系统，采用垂向耦合方法将地表水动力模型与地下管网模型进行耦合，这种采用实时耦合方法相较于现有的非实时耦合方法，能够模拟地表水回流至管网的过程，且本发明中利用“预估--校正”法较为精确地计算铰点处地表与网管的交换流量，在城市内涝分析、海绵城市建设等相关工作中能够较为可靠地提供一场降雨过程中的各种关键数据，为防洪排涝、城市规划等工作提供可靠、必要的数据支撑。

实施例四

参照图4，示出了本发明实施例四的一种地表水动力模型与地下管网模型的垂向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：基础数据准备模块400、垂向耦合模块401、管网模块402、二维水动力模块403以及结果数据处理模块404。

基础数据准备模块400构建模型配置文件以及待处理数据，并将模型配置文件加载至管网模块以及二维水动力模块，将待处理数据发送至垂向耦合模块；其中，模型配置文件包括地表水动力模型将地面的三角网格系统、边界条件、初始条件，待处理数据包括：管网的管段、铰点、地块的产流参数等。

垂向耦合模块401接收基础数据准备模块400输入的待处理数据，针对各铰点当所述铰点处地表水位高于管网水位时，计算所述铰点对应的交换流量预估值；将所述铰点对应的交换流量预估值作为外来流量值，输入所述管网模块中；其中所述待处理数据包括：地下管网的铰点坐标、各铰点对应的地表水位、管网水位以及周长。

管网模块402采用地下管网模型以所述交换流量预估值作为外来流量值，计算所述铰点在第一时间段内的溢流量；依据所述铰点对应的交换流量预估值以及溢流量，确定所述铰点的校正交换流量，并将所述校正交换流量通过所述垂向耦合模块发送至所述二维水动力模块。

二维水动力模块403将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，计算所述第一时间段内所述铰点的水力要素。

垂向耦合模块401接收二维水动力模块403计算得到的各铰点的水力要素，并接收管网模块402计算得到的各铰点对应的交换流量预估值以及校正交换流量，依据所接收到的数据调用管网模块402以及二维水动力模块403 进行下一时间间隔的地下管网与地表水流交换模拟。通过管网模块402、二维水动力模块403以及垂向耦合模块401这三个模块重复进行地下管网与地表水流交换模拟，直至达到预设时间停止。

结果数据处理模块404，用于存储模拟结果数据。

本发明实施例的地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合系统用于实现前述实施例一、实施例二中相应的地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法，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地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合的设备的结构框图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种用于地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合的设备的框图。

参照图5，设备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通常控制设备的整体操作，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设备的操作。这些数据的示例包括用于在设备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为设备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，及其他与为设备600生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件608包括在所述设备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。当设备处于操作模式，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)，当设备处于操作模式，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，用于为设备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，例如所述组件为设备的显示器和小键盘，传感器组件614 还可以检测设备或设备一个组件的位置改变，用户与设备接触的存在或不存在，设备方位或加速/减速和设备的温度变化。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被配置为便于设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。设备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，设备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，上述指令可由设备的处理器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设备的处理器执行时，使得设备能够执行实施例一至实施例二中所示的任意一种地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法。

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。

在此提供的地表水动力模型与地下管网模型的垂向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地表水动力模型与地下管网模型的垂向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 (8)

1.一种地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法，其特征在于，所述方法包括：

接收输入的待处理数据，其中所述待处理数据包括：地下管网的铰点坐标、各铰点对应的地表水位、管网水位以及周长；

针对各铰点，当所述铰点处地表水位高于管网水位时，依据所述铰点对应的所述地表水位、所述管网水位，采用宽顶堰流公式计算所述铰点对应的交换流量预估值；

将所述铰点对应的交换流量预估值作为外来流量值，输入所述地下管网模型中，计算所述铰点在第一时间段内的溢流量；

依据所述铰点对应的交换流量预估值以及溢流量，确定所述铰点的校正交换流量；

将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，计算所述第一时间段内所述铰点的水力要素。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，计算所述第一时间段内所述铰点的水力要素的步骤，包括：

将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，分别计算所述铰点在各子时间段内的水力要素，直至各子时间段和值等于所述第一时间段为止，其中，所述第一时间段包括多个子时间段。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述铰点对应的交换流量预估值以及溢流量，确定所述铰点的校正交换流量的步骤，包括：

计算所述铰点对应的交换流量预估值与溢流量的差值，将所述差值确定为所述铰点的校正交换流量。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述地表水动力模型采用显式有限体积法求解的二维浅水方程，所述地下管网模型采用显式差分格式求解的一维圣维南方程。

5.一种地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合系统，其特征在于，所述系统包括：垂向耦合模块、管网模块以及二维水动力模块；

所述垂向耦合模块接收输入的待处理数据，针对各铰点，当所述铰点处地表水位高于管网水位时，依据所述铰点对应的所述地表水位、所述管网水位，采用宽顶堰流公式计算所述铰点对应的交换流量预估值；将所述铰点对应的交换流量预估值作为外来流量值，输入所述管网模块中；其中所述待处理数据包括：地下管网的铰点坐标、各铰点对应的地表水位、管网水位以及周长；

所述管网模块采用地下管网模型以所述交换流量预估值作为外来流量值，计算所述铰点在第一时间段内的溢流量；依据所述铰点对应的交换流量预估值以及溢流量，确定所述铰点的校正交换流量，并将所述校正交换流量通过所述垂向耦合模块发送至所述二维水动力模块；

所述二维水动力模块将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，计算所述第一时间段内所述铰点的水力要素。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述二维水动力模块具体用于：

将所述校正交换流量作为源汇项输入所述地表水动力模型中，分别计算所述铰点在各子时间段内的水力要素，直至各子时间段和值等于所述第一时间段为止，其中，所述第一时间段包括多个子时间段。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述管网模块依据所述铰点对应的交换流量预估值以及溢流量，确定所述铰点的校正交换流量时，具体用于：

计算所述铰点对应的交换流量预估值与溢流量的差值，将所述差值确定为所述铰点的校正交换流量。

8.一种用于地表水动力模型与地下管网模型的垂向分层耦合的设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一所述的地表水动力模型与地下管网模型的垂向耦合方法。

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