一维水动力学降阶模型研究

作     者：卢家波 尹志杰 向小华 吴晓玲 

作者机构：河海大学水文水资源学院 水利部信息中心(水利部水文水资源监测预报中心) 

出 版 物：《应用基础与工程科学学报》 (Journal of Basic Science and Engineering)

年 卷 期：2024年第5期

页      面：1253-1264页

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2023YFC3006501) 

主　　题：圣维南方程组 降阶模型 本征正交分解(POD) 离散经验插值方法(DEIM) 模态 非线性系统 加速计算 偏微分方程 

摘      要：一维水动力学模型是非线性复杂系统，长时段模拟常常耗费大量计算资源和时间，给防洪预报预警工作带来挑战.为了提高计算效率，基于本征正交分解（POD）和离散经验插值方法（DEIM）,通过投影和插值降低一维水动力学全阶模型的阶数，构建POD模型和POD-DEIM模型.将模型应用于矩形明渠的数值实验中，结果显示：与全阶模型相比，POD模型和POD-DEIM模型的前3个模态捕捉到99%以上的能量，近似的水深误差小于0.1m,单宽流量误差小于0.6m2/s, POD模型加速比为51倍，POD-DEIM模型加速比为111倍，表明降阶模型具有较高的精度和效率，适用于一维水动力学模型加速计算.