現(xiàn)今大多數(shù)的降雨徑流模擬模型用淺水方程組來描述。求解淺水方程組的過程中，其微分方程用迭代法求解。迭代法是一種不斷用變量的新值迭代舊值的過程，是用計算機解決問題的一種基本方法，其計算效率相對比較低。本研究提出解決這一問題的新方法，開發(fā)了立足于簡化的物理機制的降雨徑流模擬模型。且其主要目的在于提供一種能夠進行高效計算的代碼來模擬徑流，當然并非從反駁對類似商業(yè)模擬軟件的評價。本研究中代碼是基于Python語言編寫的，同時包括Python開源數(shù)學(xué)庫NumPy以及Python標準擴展庫。本研究開發(fā)的降雨徑流模擬模型是基于元胞自動機理論。所謂元胞自動機是指一類由許多相同單元組成的，可由一些簡單的鄰域規(guī)則便可在系統(tǒng)水平上產(chǎn)生復(fù)雜結(jié)構(gòu)和行為的時空離散模型。典型的元胞自動機模型的機理如下：將研究區(qū)域劃分成若干個大小形狀一致的單元，這些單元稱為元胞，是元胞自動機的最基本組成單位，所有的元胞空間網(wǎng)點集合構(gòu)成元胞空間。在元胞空間中每個元胞都具有有限個離散狀態(tài)和預(yù)定義的鄰居，每個元胞的當前狀態(tài)以及鄰居的狀況決定了下一時刻該元胞的狀態(tài)，即元胞狀態(tài)的轉(zhuǎn)變受規(guī)則控制，而且這個規(guī)則是全局一致的。本研究中元胞狀態(tài)轉(zhuǎn)變的規(guī)... 

【文章來源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
Table of Contents
List of Figures
List of Tables
CHAPTER 1 INTRODUCTION
    1.1 Significance of Research
    1.2 Objectives of Research
CHAPTER 2 LITERATURE REVIEW
    2.1 Theoretical Discourse of Hydraulic Models
        2.1.1 One-Dimensional Models
        2.1.2 Two-Dimensional Models
    2.2 Theoretical Discourse of Numerical Methods
        2.2.1 Finite Difference Methods
        2.2.2 Finite Element Methods
        2.2.3 Finite Volume Methods
    2.3 Common Simulation Software
        2.3.1 Performance Overview of Common Simulation Software
        2.3.2 Simulation Software MIKE 21
CHAPTER 3 METHODOLOGY AND MODEL DEVELOPMENT
    3.1 Technical Roadmap
    3.2 Cell Automata
    3.3 Motion Cost Fields
    3.4 Evapotranspiration
    3.5 Infiltration
    3.6 Buildings
    3.7 Boundary Conditions
    3.8 Flow Velocity
    3.9 Adaptive Time Step Size
    3.10 Algorithm
    3.11 Programming Language Python
CHAPTER 4 CASE STUDY DESCRIPTION AND DATA COLLECTION
    4.1 Model Parameters
    4.2 Data Set of the Old Campus of Tsinghua University
    4.3 Overview of Computational Resources
CHAPTER 5 ASSESSMENT OF RESULTS
    5.1 Comparison of Scenario Analysis with MIKE 21
        5.1.1 Baseline Scenario
        5.1.2 Evapotranspiration Scenario
        5.1.3 Infiltration Scenario
        5.1.4 Combined Infiltration and Evapotranspiration Scenario
    5.2 Comparison of Runtimes
    5.3 Sensitivity Analysis
        5.3.1 Elevated Weight of the Central Cell’s Motion Costs
        5.3.2 Depressed Weight of the Central Cell’s Motion Costs
        5.3.3 Elevated Coefficient for Roof Drainage
        5.3.4 Depressed Coefficient for Roof Drainage
CHAPTER 6 CONCLUSIONS AND SUGGESTIONS
    6.1 Conclusions
    6.2 Suggestions
REFERENCES
ACKNOWLEDGEMENT
CURRICULUM VITAE
APPENDIX: RESEARCH CODE


【參考文獻】：
期刊論文
[1]城市內(nèi)澇的成因及其對策[J]. 葉斌,盛代林,門小瑜.  水利經(jīng)濟. 2010(04)
[2]北京市城區(qū)雨水利用及對策[J]. 左建兵,劉昌明,鄭紅星,陳遠生.  資源科學(xué). 2008(07)



本文編號：3495602