本发明属于一维河网水动力学模型领域，特别涉及一种有限体积法河网汊点平均水面坡度的计算方法。
背景技术：
1、基于godunov型格式有限体积法的一维河网水动力学模型，在模型计算时需要求解汊点网格水面坡度项，由于汊点网格由多条子河段交汇形成，子河段的水位各不相同，给汊点水面坡度的计算带来了困难，因此需要提出一种汊点平均水面坡度的计算方法。
2、现有研究文献中，关于汊点网格水面坡度的计算尚未见报道，该技术领域属于空白，急需建立新的计算方法。此外，汊点网格水面坡度涉及汇集至汊点的多个河道，求得的水面坡度对一维水动力模型计算的稳定性和精度影响很大，是一维水动力模型计算的关键环节。
技术实现思路
1、本发明基于godunov型格式有限体积法的一维河网水动力学模型，提出了一种有限体积法河网汊点平均水面坡度的计算方法，充分利用各子河段与汊点的有效信息，拟合最佳汊点平面获得汊点平均水面坡度，可以用于解决多河道交汇汊点的水面坡度难以计算的问题。
2、本发明的目的是这样实现的：
3、一种有限体积法河网汊点平均水面坡度的计算方法，包括以下步骤：
4、步骤1、河道与汊点网格连接处水位计算：
5、计算研究区域内各河道与汊点网格连接处的水位，先进行非负静水重构，而后计算交界面水位；
6、步骤2、交界面中心点坐标计算：
7、根据汊点网格形心坐标和各河道网格形心坐标，通过算数平均法、计算各河道与汊点交界面中心点的坐标；
8、步骤3、交界面中心点的空间坐标序列获取：
9、根据步骤1和步骤2得到的计算结果，组成河道与汊点交界面中心点三维空间坐标，汇集各河道与汊点交界面中心点空间坐标、组成交界面中心点的空间坐标序列；
10、步骤4、汊点水面平均坡度求解：
11、利用平面方程ax+by+cz+d＝0和步骤3得到的交界面中心点空间坐标序列，求解汊点水面平均坡度。
12、进一步的，步骤1中，计算研究区域内各河道与汊点网格连接处的水位的具体方法为：
13、首先，进行非负静水重构：将低于临侧网格底高程的水位和网格底高程抬高至临侧网格底高程；
14、而后，计算交界面水位：交界面水位等于界面两侧水位的算数平均值。
15、进一步的，步骤2中，河道与汊点交界面中心点的坐标为(xi,yi)，其计算公式为：
16、
17、
18、式中，(xjunc,yjunc)为汊点网格形心坐标；(xi,yi)为河道网格形心坐标；i＝1,2,……,n，n为汇入汊点的河道数。
19、进一步的，步骤4中，汊点水面平均坡度求解的具体方法为：
20、将步骤3得到的交界面中心点空间坐标序列，带入平面方程ax+by+cz+d＝0，可得一组线性方程组，采用最小二乘法求解方程组和平面法向量，从而计算得到汊点水面平均坡度。
21、本发明的优点和有益效果是：
22、本发明基于godunov型格式有限体积法的一维河网水动力学模型，提出了一种有限体积法河网汊点平均水面坡度的计算方法，充分利用各子河段与汊点的有效信息，这是解决多河道交汇汊点的水面坡度难以计算问题的关键所在。将各子河段与汊点交界面中心点处的三维空间坐标汇集组成三维线性方程组，通过最小二乘法求解线性方程组的方式拟合最佳汊点平面、从而获得汊点平均水面坡度，是计算多河道交汇汊点的水面坡度的一个全新思路，可以解决多河段交汇汊点水面坡度处理困难的问题，具有物理合理、精度可靠、算法稳定和计算高效的优点，具有重要的学术意义和工程运用意义。
1.一种有限体积法河网汊点平均水面坡度的计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，步骤1中，计算研究区域内各河道与汊点网格连接处的水位的具体方法为：
3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，步骤2中，河道与汊点交界面中心点的坐标为(xi,yi)，其计算公式为：
4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，步骤4中，汊点水面平均坡度求解的具体方法为：
