上下游耦合

如图1所示,一维河道与二维区域通过上下游型连接方式实现一~二维数学模型的上下游型联解。

图1 一~二维上下游型联解示意图

该类耦合模型隐含的条件为河道断面水位与二维边界水位相等,流量相等。采用 “汊点水位预测校正法” 求解:一维二维模型中,耦合界面均定义为水位边界,以耦合界面处的初始水位分别作为一维模型和二维模型的边界值,可分别得到相应的一维边界断面流量值,以及二维边界流量值,继而得到耦合边界净流量QcQ_c。根据汊点水位预测校正法,利用QcQ_c对水位边界条件进行校正,直至QcQ_c满足规定的计算容差后终止迭代计算。迭代计算过程中,水位校正增量由下式给定:
Δη=Qc2αBcghc \Delta \eta =\frac{Q_c}{2\alpha B_c \sqrt{gh_c}} 式中BcB_chch_c分别为耦合边界处的河宽和水深;α\alpha为模型参数,取 5。计算容差由用户输入控制,包括误差百分比、最大绝对误差、最小绝对误差,以及最大迭代计算次数。