CN110689283A - 基于地下水模型的河系与渠系交错***供水模拟方法及装置 - Google Patents

基于地下水模型的河系与渠系交错***供水模拟方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种于地下水模型的河系与渠系交错***供水模拟方法及装置。方法包括S1、基于第一数据构建模拟输水通道，并对所有输水通道进行属性定义；S2、获取初始渗漏量、初始蒸发量和初始***量；S3、进行逆序需水计算；S4、进行顺序供水模拟；S5、获取相应水头，并基于水头得到各输水通道当次的渗漏量、蒸发量、***量、首端需水量和用水需求量；S6、根据水头判断当次迭代是否收敛，若是，进入步骤S7，否则更新后返回步骤S3；S7、判断是否存在下一个时间段，若是，更新后返回步骤S3，否则进入步骤S8；S8、判断是否存在下一个应力期，若是，更新后返回步骤S3，否则输出步骤S5得到的结果，并结束。

Description

基于地下水模型的河系与渠系交错***供水模拟方法及装置
技术领域
本发明涉及水文水资源领域领域，具体涉及一种基于地下水模型的河系与渠系交错***供水模拟方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
目前，全球正面临着日益严重的能源危机，尤其是水资源的危机。我国由于社会经济的快速发展，社会及人们对水的需求量越来越大，使得人们加大了对水资源的开发利用。随着水资源供需矛盾日益尖锐，供水与用水已成为我国面临的重大问题。特别是在干旱和半干旱区域，地表水和地下水联合运用成为高效利用水资源的主要途径。而普遍地下水数值模拟软件无法根据灌区的需水量确定渠首的总引水量。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明旨在提供一种能够根据灌区的需水量确定渠首的总引水量的基于地下水模型的河系与渠系交错***供水模拟方法、装置及计算机可读存储介质。
为了达到上述发明创造的目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种基于地下水模型的河系与渠系交错***供水模拟方法，其包括：
S1、获取研究区域的第一数据，基于第一数据构建河系与渠系交错***的模拟输水通道，并基于模拟输水通道构建拓扑结构，然后对拓扑结构中所有输水通道进行属性定义，并对首端河道的首端分水量和所有输水通道的用水需求量赋初始值，输水通道包括河道和渠道；
S2、将第一数据输入MODFLOW软件中得到各输水通道的初始的渗漏量、初始的蒸发量和初始的***量，并将应力期次数置1，时间段次数置1；
S3、基于用水需求量初始值、第一数据、属性定义、渗漏量、蒸发量和***量进行逆序需水计算得到首端渠道的首端需水量和所有输水通道末端的分水权重；
S4、基于分水权重、首端河道的首端分水量的初始值和首端渠道的首端需水量进行顺序供水模拟得到所有输水通道当次的渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数；
S5、根据所有输水通道当次的渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数构建矩阵方程求解得到相应水头，并根据水头和水量平衡方程得到各输水通道当次的渗漏量、蒸发量、***量、首端需水量和用水量；
S6、判断当次迭代后求解得到的水头的最大值与上次迭代后求解得到的水头最大值之间的差是否小于设定的收敛指标；若是，进入步骤S7，否则，返回步骤S3；
S7、时间段次数累加1，并判断当前时间段次数是否大于该应力期内的时间段次数预设值，若是，将时间段次数置1后，进入步骤S8，否则，返回步骤S3；
S8、应力期次数累加1，并判断当前应力期次数是否大于应力期次数预设值，若是，输出根据水头和水量平衡方程得到的结果并结束，否则，返回步骤S3。
进一步地，属性定义包括：编号、上游通道编号、上游通道汇入量、下游通道编号、分流通道编号、分水属性、分流方式、首端附加流量、分流比例、用水需求量、用水方式、末端需水量、首端需水量、首端引水量、计算水位、渗漏量、蒸发量和***量。
进一步地，逆序需水计算包括：
S3.1、令L＝a，a为编号的最大值；
S3.2、根据属性定义判断编号为L的输水通道是否从上游分水并且自动计算分水量，若是，进入步骤S3.3，否则，进入步骤S3.7；
S3.3、根据属性定义判断本输水通道是否为末端渠道，若否，计算本输水通道的末端需水量后进入步骤S3.4，若是，进入步骤S3.8；
S3.4、根据属性定义判断本输水通道的沿途用水方式是否为末端用水，若是，进入步骤S3.5，否则，进入步骤S3.9；
S3.5、基于该输水通道的用水需求量初始值、渗漏量、蒸发量和***量计算沿途消耗量，之后进入步骤S3.6；
S3.6、基于本输水通道的末端需水量和沿途消耗量计算本输水通道的首端需水量，然后计算并更新本输水通道末端的分水权重，之后进入步骤S3.7；
S3.7、判断L＝1是否成立，若是，进入步骤S3.10，否则，令L＝L-1后返回步骤S3.2；
S3.8、基于本输水通道的用水需求量初始值计算本输水通道的首端需水量，之后返回步骤S3.7；
S3.9、基于本输水通道的用水需求量初始值、渗漏量、蒸发量和***量计算沿途消耗量，之后进入步骤S3.6；
S3.10、基于属性定义判断本输水通道不从上游分水且不自动计算分水量是否成立，若是，进入步骤S3.11，否则，进入步骤S3.12；
S3.11、基于属性定义判断本输水通道的末端是否向其他输水通道自动分水，若是，根据本输水通道下游输水通道的首端需水量计算并更新本输水通道末端的分水权重后进入步骤S3.12，否则，进入步骤S3.12；
S3.12、判断L＝a，是否成立，若是，结束；否则，令L＝L+1后返回步骤S3.10。
进一步地，输水通道的末端需水量的计算公式为：
其中，QSDO为输水通道的末端需水量，N为下游通道的数量(N≥1)；QNDIm为第m条下游通道的首端需水量。
进一步地，步骤S3.5中，沿途消耗量的计算公式为：
Qcon＝Qwdm+Qleak+Qet-Qdrain
其中，Qcon为沿途消耗量，Qwdm为该输水通道自身的用水需求量，Qleak为该输水通道自身的渗漏量，Qet为该输水通道自身的蒸发损失量，Qdrain为地下水向该输水通道的***量。
进一步地，，步骤S3.9中，沿途消耗量的计算公式为：
Figure BDA0002234374630000042
其中，Qcon为沿途消耗量n为该输水通道的总段数(n≥1)；c为输水通道的第c段(c≤n)，Qwdm为该输水通道自身的用水需求量，Qleakc为第c段自身的渗漏量，Qetc为第c段自身的蒸发损失量，Qdrainc为地下水向第c段的***量。
进一步地，步骤S3.6中，输水通道的首端需水量的计算公式为：
QDI＝QSDO+Qcon
其中，QDI为输水通道的首端需水量，QSDO为该输水通道的末端需水量，Qcon为该输水通道的沿途消耗量。
进一步地，步骤S3.8中，输水通道的首端需水量的计算公式为：
QDI＝Qcon
其中，QDI为输水通道的首端需水量，Qcon为该输水通道的沿途消耗量。
第二方面，提供一种基于地下水模型的河系与渠系交错***供水模拟装置，其包括：
接收构建赋值模块，用于接收研究区域的第一数据，基于第一数据构建河系与渠系交错***的模拟输水通道，并基于模拟输水通道构建拓扑结构，然后接收所有输水通道的属性定义，并对首端河道的首端分水量和所有输水通道的用水需求量赋初始值，输水通道包括河道和渠道；
第一获取模块，用于根据第一数据获取各输水通道的初始的渗漏量、初始的蒸发量和初始的***量；
初始化模块，用于初始化应力期次数和时间段次数；
逆序需水计算模块：用于在当前时间段次数小于等于该应力期内的时间段次数预设值且当前应力期次数小于等于应力期次数预设值时，基于用水需求量初始值、第一数据、属性定义、渗漏量、蒸发量和***量进行逆序需水计算得到首端渠道的首端需水量和所有输水通道末端的分水权重；
顺序供水模拟模块：用于基于分水权重、首端河道的首端分水量的初始值和首端渠道的首端需水量进行顺序供水模拟得到所有输水通道当次的渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数；
第二获取模块，用于根据所有输水通道当次的渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数构建矩阵方程求解得到相应水头，并根据水头和水量平衡方程得到各输水通道当次的渗漏量、蒸发量、***量、首端需水量和用水量；
收敛判断模块，用于根据水头判断当次迭代是否收敛；
更新模块，用于更新各输水通道的渗漏量、蒸发量和***量；
时间段和应力期记数判断模块，用于在每次收敛判断模块判断结果为收敛后，将时间段次数累加1，并判断当前时间段次数是否大于该应力期内的时间段次数预设值，若是，将时间段次数置1后，将应力期次数累加1，并判断当前应力期次数是否大于应力期次数预设值；
输出模块，用于在当前应力期次数大于应力期次数预设值时，输出输出根据水头和水量平衡方程得到的结果。
第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本方案提供的供水模拟方法。
本发明的有益效果为：
在本发明中，逆序需水计算将渠系中所有输水通道的用水需求量初始值通过渠系逐级累加至渠首(首端渠道)，计算出首端渠道的首端需水量和所有输水通道末端的分水权重，并在顺序供水模拟中以首端河道的首端分水量初始值和本次逆序需水计算得到的分水权重和首端渠道的首端需水量为基础进行顺序供水模拟，从而得到所有输水通道当次的渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数，并基于渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数构建矩阵方程得到的水头判断模拟结果是否收敛。
具体为当模拟结果不收敛、开始下一个应力期或开始下一个时段时，进行下一次逆序需水计算。在下一次逆序需水计算中以用水需求量初始值为基础结合上次顺序供水模拟得到的渗漏量、蒸发量、***量进行逆序需水计算实现逆序需水计算和顺序供水模拟迭代循环。并基于水头和水量平衡方程得到各输水通道当次的渗漏量、蒸发量、***量、首端需水量和用水量。而最终首端渠道的首端需水量即为渠首的引水量。
通过逆序需水计算和顺序供水模拟的迭代循环，实现了首端渠道首端需水量的自动计算，完成了河道和渠道各节点处的分水权重关系设置，实现了自动分水，将河道的水量合理地分配到各个输水通道上，实现了渠系的供水模拟。
附图说明
图1为具体实施例中，本发明的流程图；
图2为具体应用例中，河系与渠系交错***的分布图；
图3为图1中逆序需水计算的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做详细说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，下文所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。在不脱离所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，本领域技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，该基于地下水模型的河系与渠系交错***供水模拟方法，其包括：
S1、获取研究区域的第一数据，基于第一数据构建河系与渠系交错***的模拟输水通道，并基于模拟输水通道构建拓扑结构，然后对拓扑结构中所有输水通道进行属性定义，并对首端河道的首端分水量和所有输水通道的用水需求量赋初始值，输水通道包括河道和渠道。
如图2所示，其中编号1和2为河道，编号3至17为河道，编号1为首端河道，编号5、7、8、11、13、15、16和17为末端渠道。
具体地，输水通道的属性定义包括：编号、上游通道编号、上游通道汇入量、下游通道编号、分流通道编号、分水属性、分流方式、首端附加流量、分流比例、用水需求量、用水方式、末端需水量、首端需水量、首端引水量、计算水位、渗漏量、蒸发量和***量，其表格形式如下表1：
表1
Figure BDA0002234374630000081
Figure BDA0002234374630000091
S2、将第一数据输入MODFLOW软件中得到各输水通道的初始的渗漏量、初始的蒸发量和初始的***量，并将应力期次数置1，时间段次数置1。
S3、基于所述用水需求量初始值、第一数据、属性定义、渗漏量、蒸发量和***量进行逆序需水计算得到首端渠道的首端需水量和所有输水通道末端的分水权重。
其中，逆序需水计算即由末端渠道逐级向首端河道叠加。如图3所示，逆序需水计算包括：其中步骤3.1-3.9为计算渠系逆序计算过程(包括逆序叠加得到首端需水量以及各渠道的分水权重的设置(也即自动分水权重))，以图2为例，步骤3.10-3.12为设置1号、2号与3号输水通道节点处的(自动)分水权重(实际是以3号输水通道(首端渠道)的首端需水量为基础定义)，从而确保了顺序供水模拟中首端渠道的首端分水量为最新逆序需水计算得到的首端渠道的首端需水量。
S3.1、令L＝a，a为编号的最大值。
S3.2、根据属性定义判断编号为L的输水通道是否从上游分水并且自动计算分水量，若是，进入步骤S3.3，否则，进入步骤S3.7。
S3.3、根据属性定义判断本输水通道是否为末端渠道，若否，计算本输水通道的末端需水量后进入步骤S3.4，若是，进入步骤S3.8。
其中，输水通道的末端需水量的计算公式为：
Figure BDA0002234374630000092
其中，QSDO为输水通道的末端需水量，N为下游通道的数量(N≥1)；QNDIm为第m条下游通道的首端需水量。
S3.4、根据属性定义判断本输水通道的沿途用水方式是否为末端用水，若是，进入步骤S3.5，否则，进入步骤S3.9。用水方式包括末端用水(表示本输水通道沿途没有用水行为，仅在末端取水)和沿途均匀用水(表示存在沿途用水的行为)两种。
初次逆序需水计算时，渗漏量、蒸发量和***量为第一数据输入MODFLOW软件后得到的初始渗漏量、初始蒸发量和初始***量。
S3.5、基于该输水通道的用水需求量初始值、渗漏量、蒸发量和***量计算沿途消耗量，之后进入步骤S3.6。
其中，沿途消耗量的计算公式为：
Qcon＝Qwdm+Qleak+Qet-Qdrain
其中，Qcon为沿途消耗量，Qwdm为该输水通道自身的用水需求量初始值，Qleak为该输水通道自身的渗漏量，Qet为该输水通道自身的蒸发损失量，Qdrain为地下水向该输水通道的***量。表明为末端用水时，沿途消耗量为该输水通道的补给量(地下水向该输水通道的***量)与消耗量之间的代数和。
S3.6、基于本输水通道的末端需水量和沿途消耗量计算本输水通道的首端需水量，然后计算并更新本输水通道末端的分水权重，之后进入步骤S3.7。
其中，输水通道的首端需水量的计算公式为：
QDI＝QSDO+Qcon
其中，QDI为输水通道的首端需水量，QSDO为该输水通道的末端需水量，Qcon为该输水通道的沿途消耗量。
其中，分水权重的计算公式如下：
βj＝QNDIj/QSDO,QSDO＞1e-30
βj＝QSDO/N,QSDO≤1e-30
其中，QSDO表示输水通道末端需水量；N为下游输水通道的数量(N≥1)；j表示第j条下游通道(j≤N)；QNDIi表示第j条下游通道的首端需水量；βj表示第j条下游通道的分水比例权重。上式表明分数比例权重的设置根据末端分水量的大小进行调整，当末端需水量大于1e-30时，按照下游各通道的需水量比设置分水的权重；当需水量太小时，平均分配权重。
S3.7、判断L＝1是否成立，若是，进入步骤S3.10，否则，令L＝L-1后返回步骤S3.2。该步骤中判断结果为是时，即得到了所有输水通道的首端需水量(包括首端渠道的首端需水量)。
S3.8、基于本输水通道的用水需求量初始值计算本输水通道的首端需水量，之后返回步骤S3.7。
其中，输水通道的首端需水量的计算公式为：
QDI＝Qcon
其中，QDI为输水通道的首端需水量，Qcon为该输水通道的沿途消耗量。该步骤中沿途消耗量Qcon与步骤S3.5、和S3.9中沿途消耗量Qcon的计算方法一致。上式实际表明在计算末端渠道的首端需水量时，其末端需水量取0，因为该末端渠道的用水需求量初始值已经包含其实际末端需水量。
S3.9、基于本输水通道的用水需求量初始值、渗漏量、蒸发量和***量计算沿途消耗量，之后进入步骤S3.6。
其中，沿途消耗量的计算公式为：
Figure BDA0002234374630000111
其中，Qcon为沿途消耗量n为该输水通道的总段数(n≥1)；c为输水通道的第c段(c≤n)，Qwdm为该输水通道自身的用水需求量初始值，Qleakc为第c段自身的渗漏量，Qetc为第c段自身的蒸发损失量，Qdrainc为地下水向第c段的***量。表明非末端用水时，同样，沿途消耗量为本输水通道的补给量(地下水向本输水通道的***量)与消耗量之间的代数和。不同的是，此时的沿途消耗量是逐段累加的。本计算方法将用水需求量均匀地分配到每段上，然后计算出每段的沿途消耗量，最后将每段的沿途消耗量进行累加得到本输水通道总的沿途消耗量。
S3.10、基于属性定义判断本输水通道不从上游分水且不自动计算分水量是否成立，若是，进入步骤S3.11，否则，进入步骤S3.12。判断结果为是时，表明为所有河道，以图2为例，表示输水通道1和2。
S3.11、基于属性定义判断本输水通道的末端是否向其他输水通道自动分水，若是，根据本输水通道下游输水通道的首端需水量计算并更新本输水通道末端的分水权重后进入步骤S3.12，否则，进入步骤S3.12。判断结果为是时，表明为分向渠道分水的河道，以图2为例，表明为河道1。
S3.12、判断L＝a，是否成立，若是，结束；否则，令L＝L+1后返回步骤S3.10。
S4、基于分水权重、首端河道的首端分水量的初始值和首端渠道的首端需水量进行顺序供水模拟得到所有输水通道当次的渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数。顺序供水模拟即由首端河道逐级向后分流，是指由首端渠道开始逐级分配实际供水量，进行地下水地表水耦合模拟的过程。根据每条输水通道分得的流量，对输水通道的补给量(地下水向输水通道的***量)、消耗量(蒸发量、渗漏量和用水量)进行计算并更新。
渗流量参数和***量参数的计算公式为：
QRIV＝CRIV(HRIV-RBOT),hi,j,k≤RBOT≤HRIV
QRIV＝CRIV(HRIV-hi,j,k),HRIV≥hi,j,k>RBOT
其中，QRIV为正时，表示渗流量，表示水流由输水通道向含水层渗流；QRIV为负时，表示***量，表示水流由含水层向输水通道***；CRIV为输水通道与含水层互相连接的水力传导系数；hi,j,k为输水通道所在的单元计算水头，RBOT是输水通道基底处的高程，HRIV为输水通道中的水位。
蒸发量参数采用水面蒸发公式进行计算：
ETp＝αwd
其中ETp为潜在蒸发量，α是蒸发强度，w为输水通道的宽度，d为输水通道的长度。通过上式计算潜在蒸发量，并在当前输水通道的实际流量和蒸发量之间选择最小值作为该输水通道的实际蒸发量ETa。
用水量参数为“扣除渗流蒸发后的渠段流量”与“用水需求量”中的最大值。
另外，也可以采用现有MODFLOW软件中对蒸发量参数、渗漏量参数、***量参数和用水量参数的计算方法计算蒸发量参数、渗漏量参数、***量参数和用水量参数。
S5、根据所有输水通道当次的渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数构建矩阵方程求解得到相应水头，并根据水头和水量平衡方程得到各输水通道当次的渗漏量、蒸发量、***量、首端需水量和用水量。
关于相应水头的计算，具体可以如下：利用中心单元的有限差分模拟软件根据地下水动力学方程对模拟输水通道中每一个计算单元写出一个基于水量均衡的差分方程(除无效计算单元或常水头计算单元)。差分方程如下：
Figure BDA0002234374630000141
上式中，CV、CC、CR都为水力传导系数；i，j，k为单元格序号；m为时段号；h为水头；HCOF、RHS为差分项。
并将渗漏量参数代入上式差分方程的HCOF差分项，将蒸发量和用水量参数代入RHS差分项。将这些差分方程联立求解水头h。由于线性方程数目过多，将其用矩阵的形式表示为：[A]{h}＝{q}，利用矩阵方程求解水头h，进而得到水头h的最大值。
根据水头h和输水通道的水量平衡方程。
QIN-QOUT＝Qwdm+Qleak+Qet
Qwdm为通道自身的用水量；Qleak为通道自身的渗漏量；Qet为通道自身的蒸发损失量；QIN为输水通道的首端实际流入量；QOUT为实际流出量。其中首端实际流入量包含各上游通道的总汇入量和分流量/附加流量。
S6、判断当次迭代后求解得到的水头的最大值与上次迭代后求解得到的水头最大值之间的差是否小于设定的收敛指标；若是，进入步骤S7，否则，返回步骤S3。
S7、时间段次数累加1，并判断当前时间段次数是否大于该应力期内的时间段次数预设值，若是，将时间段次数置1后，进入步骤S8，否则，返回步骤S3。
S8、应力期次数累加1，并判断当前应力期次数是否大于应力期次数预设值，若是，输出根据水头和水量平衡方程得到的结果并结束，否则，返回步骤S3。
本方案是基于MODFLOW软件改进得到的。本方案的核心在于设计了逆序需水计算和顺序供水模拟的迭代循环，并将迭代循环嵌套在应力期模拟和时间段模拟循环中。
在具体应用例中，其模拟结果如下表2，
表2
Figure BDA0002234374630000151
上表表明：本发明根据田间末端的需水量，完成了河道和渠道各节点处的分水权重自动设置。渠首3的总引水量为29005m3，在扣除沿途的蒸发量，渗漏量之后，满足了田间用水渠道5、7、8、11、13、15、16、17各自的田间用水需求，使河道水能够合理地分配到各个单元网格上。较小的水量平衡误差说明每个输水通道都实现了水量输入输出的动态平衡。末端输水通道的末端出流量为0表明本发明能够根据需水分配方案较为精准地完成田间供水模拟。
第二方面，本方案提供一种基于地下水模型的河系与渠系交错***供水模拟装置，其包括：
接收构建赋值模块，用于接收研究区域的第一数据，基于第一数据构建河系与渠系交错***的模拟输水通道，并基于模拟输水通道构建拓扑结构，然后接收所有输水通道的属性定义，并对首端河道的首端分水量和所有输水通道的用水需求量赋初始值，输水通道包括河道和渠道；
第一获取模块，用于根据第一数据获取各输水通道的初始的渗漏量、初始的蒸发量和初始的***量；
初始化模块，用于初始化应力期次数和时间段次数；
逆序需水计算模块：用于在当前时间段次数小于等于该应力期内的时间段次数预设值且当前应力期次数小于等于应力期次数预设值时，基于用水需求量初始值、第一数据、属性定义、渗漏量、蒸发量和***量进行逆序需水计算得到首端渠道的首端需水量和所有输水通道末端的分水权重；
顺序供水模拟模块：用于基于分水权重、首端河道的首端分水量的初始值和首端渠道的首端需水量进行顺序供水模拟得到所有输水通道当次的渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数；
第二获取模块，用于根据所有输水通道当次的渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数构建矩阵方程求解得到相应水头，并根据水头和水量平衡方程得到各输水通道当次的渗漏量、蒸发量、***量、首端需水量和用水量；
收敛判断模块，用于根据水头判断当次迭代是否收敛；
更新模块，用于更新各输水通道的渗漏量、蒸发量和***量；
时间段和应力期记数判断模块，用于在每次收敛判断模块判断结果为收敛后，将时间段次数累加1，并判断当前时间段次数是否大于该应力期内的时间段次数预设值，若是，将时间段次数置1后，将应力期次数累加1，并判断当前应力期次数是否大于应力期次数预设值；
输出模块，用于在当前应力期次数大于应力期次数预设值时，输出输出根据水头和水量平衡方程得到的结果。
第三方面，本方案还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本方案设计的供水模拟方法。

Claims (10)

1.基于地下水模型的河系与渠系交错***供水模拟方法，其特征在于，包括：
S1、获取研究区域的第一数据，基于第一数据构建河系与渠系交错***的模拟输水通道，并基于所述模拟输水通道构建拓扑结构，然后对拓扑结构中所有输水通道进行属性定义，并对首端河道的首端分水量和所有输水通道的用水需求量赋初始值，输水通道包括河道和渠道；
S2、将第一数据输入MODFLOW软件中得到各输水通道的初始的渗漏量、初始的蒸发量和初始的***量，并将应力期次数置1，时间段次数置1；
S3、基于所述用水需求量初始值、第一数据、属性定义、渗漏量、蒸发量和***量进行逆序需水计算得到首端渠道的首端需水量和所有输水通道末端的分水权重；
S4、基于所述分水权重、首端河道的首端分水量的初始值和首端渠道的首端需水量进行顺序供水模拟得到所有输水通道当次的渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数；
S5、根据所有输水通道当次的渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数构建矩阵方程求解得到相应水头，并根据水头和水量平衡方程得到各输水通道当次的渗漏量、蒸发量、***量、首端需水量和用水量；
S6、判断当次迭代后求解得到的水头的最大值与上次迭代后求解得到的水头最大值之间的差是否小于设定的收敛指标；若是，进入步骤S7，否则，返回步骤S3；
S7、时间段次数累加1，并判断当前时间段次数是否大于该应力期内的时间段次数预设值，若是，将时间段次数置1后，进入步骤S8，否则，返回步骤S3；
S8、应力期次数累加1，并判断当前应力期次数是否大于应力期次数预设值，若是，输出根据水头和水量平衡方程得到的结果并结束，否则，返回步骤S3。
2.根据权利要求1所述的供水模拟方法，其特征在于，所述属性定义包括：编号、上游通道编号、上游通道汇入量、下游通道编号、分流通道编号、分水属性、分流方式、首端附加流量、分流比例、用水需求量、用水方式、末端需水量、首端需水量、首端引水量、计算水位、渗漏量、蒸发量和***量。
3.根据权利要求2所述的供水模拟方法，其特征在于，所述逆序需水计算包括：
S3.1、令L＝a，a为所述编号的最大值；
S3.2、根据属性定义判断编号为L的输水通道是否从上游分水并且自动计算分水量，若是，进入步骤S3.3，否则，进入步骤S3.7；
S3.3、根据属性定义判断本输水通道是否为末端渠道，若否，计算本输水通道的末端需水量后进入步骤S3.4，若是，进入步骤S3.8；
S3.4、根据属性定义判断本输水通道的沿途用水方式是否为末端用水，若是，进入步骤S3.5，否则，进入步骤S3.9；
S3.5、基于该输水通道的用水需求量初始值、渗漏量、蒸发量和***量计算沿途消耗量，之后进入步骤S3.6；
S3.6、基于本输水通道的末端需水量和沿途消耗量计算本输水通道的首端需水量，然后计算并更新本输水通道末端的分水权重，之后进入步骤S3.7；
S3.7、判断L＝1是否成立，若是，进入步骤S3.10，否则，令L＝L-1后返回步骤S3.2；
S3.8、基于本输水通道的用水需求量初始值、计算本输水通道的首端需水量，之后返回步骤S3.7；
S3.9、基于本输水通道的用水需求量初始值、渗漏量、蒸发量和***量计算沿途消耗量，之后进入步骤S3.6；
S3.10、基于属性定义判断本输水通道不从上游分水且不自动计算分水量是否成立，若是，进入步骤S3.11，否则，进入步骤S3.12；
S3.11、基于属性定义判断本输水通道的末端是否向其他输水通道自动分水，若是，根据本输水通道下游输水通道的首端需水量计算并更新本输水通道末端的分水权重后进入步骤S3.12，否则，进入步骤S3.12；
S3.12、判断L＝a，是否成立，若是，结束；否则，令L＝L+1后返回步骤S3.10。
4.根据权利要求3所述的供水模拟方法，其特征在于，所述输水通道的末端需水量的计算公式为：
其中，QSDO为输水通道的末端需水量，N为下游通道的数量(N≥1)；QNDIm为第m条下游通道的首端需水量。
5.根据权利要求3所述的供水模拟方法，其特征在于，步骤S3.5中，所述沿途消耗量的计算公式为：
Qcon＝Qwdm+Qleak+Qet-Qdrain
其中，Qcon为沿途消耗量，Qwdm为该输水通道自身的用水需求量初始值，Qleak为该输水通道自身的渗漏量，Qet为该输水通道自身的蒸发损失量，Qdrain为地下水向该输水通道的***量。
6.根据权利要求3所述的供水模拟方法，其特征在于，步骤S3.9中，所述沿途消耗量的计算公式为：
Figure FDA0002234374620000041
其中，Qcon为沿途消耗量n为该输水通道的总段数(n≥1)；c为输水通道的第c段(c≤n)，Qwdm为该输水通道自身的用水需求量初始值，Qleakc为第c段自身的渗漏量，Qetc为第c段自身的蒸发损失量，Qdrainc为地下水向第c段的***量。
7.根据权利要求3所述的供水模拟方法，其特征在于，步骤S3.6中，所述输水通道的首端需水量的计算公式为：
QDI＝QSDO+Qcon
其中，QDI为输水通道的首端需水量，QSDO为该输水通道的末端需水量，Qcon为该输水通道的沿途消耗量。
8.根据权利要求3所述的供水模拟方法，其特征在于，所述步骤S3.8中，所述输水通道的首端需水量的计算公式为：
QDI＝Qcon
其中，QDI为输水通道的首端需水量，Qcon为该输水通道的沿途消耗量。
9.基于地下水模型的河系与渠系交错***供水模拟装置，其特征在于，包括：
接收构建赋值模块，用于接收研究区域的第一数据，基于第一数据构建河系与渠系交错***的模拟输水通道，并基于模拟输水通道构建拓扑结构，然后接收所有输水通道的属性定义，并对首端河道的首端分水量和所有输水通道的用水需求量赋初始值，输水通道包括河道和渠道；
第一获取模块，用于根据第一数据获取各输水通道的初始的渗漏量、初始的蒸发量和初始的***量；
初始化模块，用于初始化应力期次数和时间段次数；
逆序需水计算模块：用于在当前时间段次数小于等于该应力期内的时间段次数预设值且当前应力期次数小于等于应力期次数预设值时，基于所述用水需求量初始值、第一数据、属性定义、渗漏量、蒸发量和***量进行逆序需水计算得到首端渠道的首端需水量和所有输水通道末端的分水权重；
顺序供水模拟模块：用于基于所述分水权重、首端河道的首端分水量的初始值和首端渠道的首端需水量进行顺序供水模拟得到所有输水通道当次的渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数；
第二获取模块，用于根据所有输水通道当次的渗漏量参数、***量参数、蒸发量参数和用水量参数构建矩阵方程求解得到相应水头，并根据水头和水量平衡方程得到各输水通道当次的渗漏量、蒸发量、***量、首端需水量和用水量；
收敛判断模块，用于根据水头判断当次迭代是否收敛；
更新模块，用于更新各输水通道的渗漏量、蒸发量和***量；
时间段和应力期记数判断模块，用于在每次收敛判断模块判断结果为收敛后，将时间段次数累加1，并判断当前时间段次数是否大于该应力期内的时间段次数预设值，若是，将时间段次数置1后，将应力期次数累加1，并判断当前应力期次数是否大于应力期次数预设值；
输出模块，用于在当前应力期次数大于应力期次数预设值时，输出输出根据水头和水量平衡方程得到的结果。
10.计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一所述的供水模拟方法。
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