耦合水文過程的地表水動(dòng)力數(shù)值模擬方法及應(yīng)用

目錄
前言
第1章　緒論　1　
1.1　研究背景　1　
1.2　地表水文水動(dòng)力主要物理過程及數(shù)學(xué)表達(dá)　3　
1.2.1　降水產(chǎn)流過程及其控制方程　4　
1.2.2　地表匯流過程及其控制方程　6　
1.3　水文水動(dòng)力過程數(shù)值模型分類與介紹　10　
1.3.1　水文模型　10　
1.3.2　水動(dòng)力模型　12
參考文獻(xiàn)　14
第2章　基于Godunov格式的有限體積數(shù)值求解方法及通量計(jì)算　18　
2.1　淺水方程常用數(shù)值求解方法　18　
2.2　通量計(jì)算　22　
2.2.1　Godunov格式　22　
2.2.2　近似黎曼求解器　24　
2.3　時(shí)間步進(jìn)方法　27　
2.4　邊界條件　28　
2.4.1　開邊界條件　29　
2.4.2　閉邊界條件　30
參考文獻(xiàn)　31
第3章　底坡源項(xiàng)及摩阻源項(xiàng)處理方法　33　
3.1　底坡源項(xiàng)處理方法　33　
3.2　摩阻源項(xiàng)處理方法　36　
3.2.1　分裂點(diǎn)隱式法　36　
3.2.2　顯隱式法　38
參考文獻(xiàn)　42
第4章　干濕交替過程模擬方法　44　
4.1　全穩(wěn)條件　45　
4.2　靜水重構(gòu)法　45　
4.3　干濕邊界處理　48
參考文獻(xiàn)　52
第5章　二階精度格式　55　
5.1　一維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格TVD格式　56　
5.2　二維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格TVD格式　57　
5.2.1　二維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格TVD格式Ⅰ　57　
5.2.2　二維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格TVD格式Ⅱ　59　
5.2.3　二維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格TVD格式Ⅲ　60　
5.3　MUSCL重構(gòu)　63
參考文獻(xiàn)　68
第6章　水文過程耦合模擬　69　
6.1　蒸騰蒸發(fā)過程模擬　69　
6.2　植被截留過程模擬　72　
6.3　下滲過程模擬　74　
6.4　凈雨量計(jì)算方法　77
參考文獻(xiàn)　79　
第7章　城市管網(wǎng)排水過程模擬方法　80　
7.1　管網(wǎng)排水水動(dòng)力過程及其控制方程　81　
7.2　管網(wǎng)排水水動(dòng)力模擬計(jì)算　85　
7.3　管網(wǎng)排水過程與地表徑流過程耦合模擬　88　
7.4　無管網(wǎng)資料區(qū)管網(wǎng)排水過程概化模擬算法　90　
7.4.1　道路等效排水方法　91　
7.4.2　雨水井等效排水方法　91　
參考文獻(xiàn)　94　
第8章　水動(dòng)力模型加速技術(shù)　95　
8.1　加速算法簡介　95　
8.2　CPU加速技術(shù)　97　
8.3　GPU加速技術(shù)　98　
8.4　GPU相對于CPU優(yōu)勢　100　
8.5　GPU加速技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程　101　
8.5.1　基于GPU計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程　101　
8.5.2　基于CUDA架構(gòu)的GPU計(jì)算　104　
8.6　計(jì)算加速效果　105　
8.6.1　基于GPU加速的并行計(jì)算平臺搭建　105　
8.6.2　基于GPU并行計(jì)算的加速效果對比分析　106　
參考文獻(xiàn)　111　
第9章　洪水演進(jìn)過程模擬算例　113　
9.1　莫珀斯洪水演進(jìn)過程數(shù)值模擬　113　
9.1.1　研究區(qū)概況　113　
9.1.2　模型設(shè)置及模擬結(jié)果分析　115　
9.2　托斯大壩潰壩洪水演進(jìn)過程數(shù)值模擬　118　
9.2.1　研究區(qū)概況　118　
9.2.2　模型設(shè)置及模擬結(jié)果分析　119　
9.3　小峪河洪水演進(jìn)數(shù)值模擬及成因分析　122　
9.3.1　研究區(qū)概況　122　
9.3.2　模型設(shè)置及模擬結(jié)果分析　129　
9.4　金沙江白格堰塞湖潰壩洪水演進(jìn)數(shù)值模擬　134　
9.4.1　研究區(qū)概況　134　
9.4.2　模型設(shè)置及模擬結(jié)果分析　136　
9.5　唐家山堰塞湖潰壩洪水演進(jìn)高性能數(shù)值模擬　140　
9.6　馬爾巴塞大壩潰壩洪水演進(jìn)過程高性能數(shù)值模擬　144
參考文獻(xiàn)　147　
第10章　流域雨洪過程模擬　149　
10.1　理想V型流域雨洪過程模擬　149　
10.2　實(shí)驗(yàn)流域雨洪過程模擬　152　
10.3　王茂溝流域雨洪過程模擬　154　
10.4　赫爾莫薩流域雨洪過程模擬　157　
10.5　寶蓋寺流域雨洪過程模擬　160
參考文獻(xiàn)　164　
第11章　城市內(nèi)澇過程模擬　166　
11.1　陜西省西咸新區(qū)灃西新城內(nèi)澇模擬　166　
11.1.1　地表水文水動(dòng)力模型實(shí)例分析　166　
11.1.2　管網(wǎng)排水水動(dòng)力模型實(shí)例分析　172　
11.2　寧夏回族自治區(qū)固原市內(nèi)澇模擬　178　
11.2.1　研究區(qū)域概況　178　
11.2.2　模型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)　179　
11.2.3　模擬結(jié)果分析　181
參考文獻(xiàn)　183
彩圖