[发明专利]地面灌溉地表水流运动过程模拟方法

摘要

本发明公开了一种地面灌溉地表水流运动过程模拟方法，属于农田水利技术领域。该模拟方法包括：步骤a，获取目标畦田的地表相对高程数据，畦面糙率系数数据以及地表水入渗率数据；步骤b，将地表相对高程数据、畦面糙率系数数据以及地表水入渗率数据代入改进全水动力学方程，对改进全水动力学方程进行数值求解得出目标畦田内某一测点在某一时刻的地表水深的模拟值、灌溉水流沿x坐标方向以及沿y坐标方向的垂向积分平均流速的模拟值；步骤c，根据地表水深的模拟值、灌溉水流沿x坐标方向以及沿y坐标方向的垂向积分平均流速的模拟值，得出灌溉水流沿x坐标向以及沿y坐标向的单宽流量的模拟值。该模拟方法模拟精度高、数值求解过程简单。

主权项

1.一种地面灌溉地表水流运动过程模拟方法，其特征在于，所述模拟方法包括：步骤a，获取目标畦田的地表相对高程数据，畦面糙率系数数据以及地表水入渗率数据；步骤b，将所述地表相对高程数据、所述畦面糙率系数数据以及所述地表水入渗率数据代入改进全水动力学方程，对所述改进全水动力学方程进行数值求解得出所述目标畦田内某一测点在某一时刻的地表水深的模拟值、灌溉水流沿x坐标方向的垂向积分平均流速的模拟值以及沿y坐标方向的垂向积分平均流速的模拟值，所述改进全水动力学方程的表达式为：其中：h为地表水深，单位为m；x和y分别为两个正交方向的空间坐标；u和v分别为灌溉水流沿x坐标向和y坐标向的垂向积分平均流速，单位为m/s；g为重力加速度，单位为m/s²；ζ为地表水位相对高程，单位为m，ζ＝地表水深h+地表相对高程b；n为畦面糙率系数，单位为s/m^1/3；i_c为地表水入渗率，单位为m/s；步骤c，根据所述地表水深的模拟值、所述灌溉水流沿x坐标方向的垂向积分平均流速的模拟值以及沿y坐标方向的垂向积分平均流速的模拟值，得出灌溉水流沿x坐标向的单宽流量的模拟值以及沿y坐标向的单宽流量的模拟值；步骤c中，利用以下公式计算所述灌溉水流沿x坐标方向的单宽流量的模拟值以及沿y坐标方向的单宽流量的模拟值：q_x＝h·u，q_y＝h·v；其中：q_x和q_y分别为灌溉水流沿x坐标向和y坐标向的单宽流量，单位为m³/(s·m)；h为地表水深，单位为m；u和v分别为灌溉水流沿x坐标向和y坐标向的垂向积分平均流速，单位为m/s。