Гидрологические модели с распределёнными параметрами для прогнозирования стока, часть 2


Упрощения

Упрощения

Упрощения уравнения количества движения позволяют получить непосредственные решения, но за счет уменьшения возможностей моделирования.

Стационарный однородный поток можно аппроксимировать составляющей кинематической волны. Такая форма уравнения количества движения игнорирует все параметры, кроме уклона русла. Сила тяжести и трения преобладают, а линия энергетического уклона или гидравлический уклон совпадает с уклоном русла. Компонент диффузной волны и приближения квазистационарного состояния динамической волны предоставляют информацию для стационарного неоднородного потока.

Уравнение диффузной волны включает только характеристики уклона русла и давления; в уравнении нет инерционных членов. Уравнение квазистационарной динамической волны включает гидравлический уклон (равный уклону русла), давление и конвективное ускорение, характеризующее изменение в пространстве.

Нестационарный неоднородный поток можно представить полным динамическим волновым уравнением. Это уравнение включает все компоненты уравнения количества движения и требует множества физических данных, включая коэффициенты шероховатости, данные о геометрии поперечного сечения и участках внерусловых запасов. Каждая гидрологическая модель с распределенными параметрами может включать различный набор или выбор уравнений, но, в основном, используется одно из упрощений, особенно для небольших размеров сетки.

В моделях часто используется приближение кинематической волны, предполагающее стационарный однородный поток, поскольку данные, необходимые для полного динамического волнового уравнения, недоступны.

Для получения дополнительной информации о характеристиках потока см. Модуль «Расчет гидрографа стока в нижерасположенном створе: международная версия», раздел 3: https://www.meted.ucar.edu/education_training/lesson/10102.