基于Godunov型有限体积法的山区小流域洪水模拟数值方法

符立强; 李瑞青; 张升; 王月玲; 张永勇

doi:10.13476/j.cnki.nsbdqk.2026.0037

南水北调与水利科技（中英文） ›› 2026, Vol. 24 ›› Issue (02) : 384 -394. DOI: 10.13476/j.cnki.nsbdqk.2026.0037

基于Godunov型有限体积法的山区小流域洪水模拟数值方法

符立强, 李瑞青, 张升, 王月玲, 张永勇

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摘要

山区小流域洪水因其空间尺度较小、地形复杂且变化较大、水文监测站网稀疏和洪水流速较快等特点，亟须高精度、高效率的数值模拟技术来有效应对潜在的系统性风险。总结适用于山区小流域洪水精细化过程模拟的全二维水动力模型数值方法，系统梳理以Godunov型有限体积法为核心框架的数值方法，围绕山区小流域洪水过程模拟中地形突变、流态急变、非连续、非线性、非平衡及干湿界面动态变化等关键挑战，从基础算法和核心求解器方面探讨水动力模型数值方法的发展并分析其适用性和优劣势。在水动力模型的理论基础与数值格式的离散框架、黎曼问题及其界面数值通量解法、水力要素重构与源项离散化方法 3个方面对已有研究进行概括总结。在此基础上，针对水动力模型在计算效率方面的挑战，概述计算效率强化算法和AI辅助建模技术在水动力洪水模拟领域的发展进程，并以NewFlood模型为例简述典型应用，最后展望山区小流域洪水水动力模型的未来发展方向和应用前景，以期为山区小流域洪水水动力模型的研究发展和铁路等基础设施洪水防御应用提供借鉴与参考。