Subgrid surface connectivity for storm surge modeling
Subgrid surface connectivity for storm surge modeling
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用于风暴潮建模的子网格表面连接
DOI：
10.1016/j.advwatres.2021.103939
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发表时间：
2021
影响因子：
4.7
通讯作者：
Dietrich, J.C.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Begmohammadi, Amirhosein;Wirasaet, Damrongsak;Silver, Zachariah;Bolster, Diogo;Kennedy, Andrew B.;Dietrich, J.C.
在浅水方程的背景下，考虑未解决地形的亚网格建模依赖于使用粗网格来提高计算效率。然而，过粗的网格可能会导致水文不连通区域之间的人为横流，这些区域之间由小于网格大小的物理屏障隔开。一种基于引入细胞和边缘克隆的方法，该方法由每个细胞中连接的像素组组成，能够系统地消除这种人为的交叉流动。这种方法认为，子网格屏障永久地在克隆之间分流，并有效地将流限制在预定的路径上。在这项工作中，提出了一种简单的算法，并使用了一个覆盖公式，将克隆方法扩展到这样一种场景，即允许克隆根据需要进一步分裂和合并，取决于给定运行时的表面高程。该算法旨在适应亚格子栅格屏障被淹没的可能性，并在极端事件期间不再分割流量。通过一系列理想化和更真实的测试用例验证了该算法的性能，表明该算法比现有方法有了很大的改进。
Subgrid modeling to account for unresolved topography within the context of shallow water equations relies on the use of coarse grids for computational efficiency. However, excessively coarse grids can lead to artificial cross flows between hydrologically disconnected areas separated by physical barriers smaller than the grid size. An approach based on introducing cell and edge clones, consisting of connected groups of pixels in each cell, is able to systematically remove such artificial cross flows. Such an approach considers that the subgrid barriers permanently divide flow among clones and effectively restrict flow to a predetermined path. In this work, a simple algorithm, along with the use of an overtopping formula, is proposed to extend the clone approach to a scenario in which clones are allowed to be further split and merged as needed, depending on the surface elevation during a given runtime. The algorithm is intended for accommodating the possibility of the subgrid barriers being inundated and no-longer dividing the flow during an extreme event. The performance of the proposed algorithm is demonstrated through a series of idealized and more realistic test cases, showing considerable improvements over existing methodologies.
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