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城市洪水模型的数值模拟正演及反演

刘今子  
【摘要】: 近年来,暴雨造成的城市内涝灾害日益突出,不仅加重了城市的防汛排涝的任务,对经济建设和人民生活也造成较大影响。城市洪水成为城市所面临的比较严重的自然灾害。为进一步提高城市气象服务水平和能力,所以急需建立准确、及时的暴雨预警系统,将水动力学与暴雨监测和预报结合起来,直接模拟或预报暴雨造成的内涝灾害,增强气象服务的能力。建立城市洪水模型的重要性显而易见。 在城市洪水研究领域中,由于是针对自然现象建模,所以没有统一的数学理论和模型。以往的学者们还没有选用变系数对流——扩散方程进行准确地描述,而且也没有选用有限元方法求解城市洪水模型和选用反演方法对模型中参数进行识别。所以,本文将就此进行研究。 本文对城市洪水理论及其研究现状进行比较详细的介绍。在此基础上叙述本文的城市洪水模型的改进过程:扩散系数用地面高程函数代替,综合降雨函数、渗透函数和排水函数形成函数项。阐述了应用有限元方法的求解过程,进而将有限元方法引入到本模型的求解中去。并且选用经典的反演识别方法——最佳摄动量方法,构造了此模型中的相关参数的反演识别算法。算例显示,本文的城市洪水模型能较为准确的描述城市洪水问题,反演识别算法在模拟中也较为理想。


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