基于激光雷达数据的小流域暴雨山洪二维数值模拟研究

摘要

为精确分析小流域暴雨洪水坡面汇流过程,以湖南省宝盖寺小流域为研究对象,基于高精度激光雷达点云数据,构建二维水动力学模型,对2012年场次洪水过程进行模拟,并将模拟结果与分布式水文模型模拟结果和实测结果进行对比分析.同时为解决网格数量多、运算速度慢的问题,该模型采用GPU并行算法.研究结果表明:1)采用的高分辨率地形数据,可以较好地模拟小流域坡面降雨径流过程,且可得到整个流域上的洪水汇流过程;2)二维水动力学模型的计算结果和分布式水文模型计算结果与实测值吻合较好,水动力学模型计算洪峰出现的时间误差1 d,洪峰流量误差为23%,且可应用于高分辨率地形数据;3)采用的GPU并行算法,可使模型的计算效率提高近50倍,使得计算时间小于小流域汇流时间.该模型可用于暴雨山洪的预报预警和三维推演工作.

关键词

二维数值模拟 / LIDAR / 水文模型 / 黎曼求解器 / Godunov格式