350 lines
12 KiB
Fortran
350 lines
12 KiB
Fortran
SUBROUTINE MAIN_UFRN(nriver ,& !河道数量
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nsect ,& !河道计算断面数最大值
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krc ,& !河道汊点数最大值
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ndata ,& !计算时刻数
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Ns ,& !河道断面数
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Pc ,& !河道汊点数
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Nrc ,& !河道汊点微段号
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Lc ,& !汊点类型
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Dric ,& !流动方向
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XJ ,& !流量过程
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Asave ,& !水库面积
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ds ,& !河道几何数据
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bd ,& !梯形断面底宽
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zd ,& !梯形断面底高程
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sm ,& !梯形断面边坡系数
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rough ,& !梯形断面糙率
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ZZ0 ,& !计算区域初始水位
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Zctr ,& !河道末端挡潮闸运行控制水位
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Qp ,& !计算区域入河流量过程
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UB1 ,& !上游边界条件类型1（1——水位边界，2——流量边界,3——水位流量关系）
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UB2 ,& !上游边界条件类型2（1——河网外边界，2——河网内边界）
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DB1 ,& !下游边界条件类型1（1——水位边界，2——流量边界,3——水位流量关系）
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DB2 ,& !下游边界条件类型2（1——河网外边界，2——河网内边界）
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UBV ,& !上游外边界断面处的水位，或流量过程
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NUB ,& !上游内边界断面所连接的河道编号、微段编号
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DBV ,& !下游外边界断面处的水位，或流量，或闸下潮位过程
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Gate ,& !Gate(1,i) = 闸净宽；Gate(2,i) = 最大过流量；Gate(3,i) = 流量公式C1；Gate(4,i) = 流量公式C2 （流量公式Q=C1*B*e*dZ^C2中的C1和C2）
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NDB ,& !下游内边界断面所连接的河道编号、微段编号
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Aphi ,& !下游流量内边界（管涵）的过流断面面积、流速系数
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period ,& !计算小时数
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dt ,& !计算时间步长
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sita ,& !水量隐格式权系数
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sorz ,& !水位迭代松弛因子
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sorq ,& !流量迭代松弛因子
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epsz ,& !水位迭代控制精度
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epsq ,& !流量迭代控制精度
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Bsor1 ,& !水闸外边界计算中的松弛因子
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Bsor2 ,& !管涵内边界计算中的松弛因子
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Z ,& !输出河道水位
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Q )& !输出河道流量
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BIND(C, NAME="MAIN_UFRN")
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!DEC$ ATTRIBUTES DLLEXPORT::MAIN_UFRN
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IMPLICIT NONE
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INTEGER::nriver ! 河道数量
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INTEGER::nsect ! 河道计算断面数最大值
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INTEGER::krc ! 河道汊点数最大值
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INTEGER::ndata ! 计算时刻数（时间步数据点数量）
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INTEGER::MRIVER
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integer River,tstep
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INTEGER::I
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INTEGER::II
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! 河道组态数据
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INTEGER::Ns(nriver) ! 各河道断面数（维度: NRIVER）
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INTEGER::Pc(nriver) ! 各河道汊点数（维度: NRIVER）
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INTEGER::Nrc(krc,nriver) ! 汊点类型（1-普通，2-集中入流，3-调蓄水库）（维度: KRC, NRIVER）
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INTEGER::Lc(krc,nriver) ! 汊点连接的微段编号（维度: KRC, NRIVER）
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!边界条件
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INTEGER::UB1(nriver) ! 上游边界类型（1-水位，2-流量，3-水位流量关系）（维度: NRIVER）
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INTEGER::UB2(nriver) ! 上游边界位置（1-外边界，2-内边界）（维度: NRIVER）
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INTEGER::DB1(nriver) ! 下游边界类型（同上）（维度: NRIVER）
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||
INTEGER::DB2(nriver) ! 下游边界位置（同上）（维度: NRIVER）
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||
INTEGER::NUB(2,nriver) ! 上游内边界连接的河道和微段（维度: 2, NRIVER）
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INTEGER::NDB(2,nriver) ! 下游内边界连接的河道和微段（维度: 2, NRIVER）
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REAL::ZZ0 ! 计算区域初始水位（m）
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REAL::Zctr ! 河道末端挡潮闸控制水位（m）
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REAL::period ! 计算总时长（小时）
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REAL::dt ! 计算时间步长（秒）
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REAL::sita ! 隐格式权系数（0.5~1.0）
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REAL::sorz ! 水位迭代松弛因子（0~1）
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REAL::sorq ! 流量迭代松弛因子（0~1）
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REAL::epsz ! 水位迭代收敛精度（m）
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REAL::epsq ! 流量迭代收敛精度（m?/s）
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REAL::Bsor1 ! 水闸边界松弛因子
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REAL::Bsor2 ! 管涵边界松弛因子
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REAL::ql
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REAL::condu,condd(3)
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REAL::Bs,As,Rs,Cs
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!河道汊点数据
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REAL::Dric(krc,nriver) ! 汊点流动方向（流入1，流出-1）（维度: KRC, NRIVER）
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REAL::Qj(ndata,krc,nriver) ! 集中入流流量过程（维度: NDATA, KRC, NRIVER）
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REAL::Asave(krc,nriver) ! 调蓄水库面积（m?）（维度: KRC, NRIVER）
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!河道几何数据
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REAL::ds(nsect - 1,nriver) ! 微段长度（m）（维度: nsect - 1, NRIVER）
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REAL::bd(nsect,nriver) ! 断面底宽（m）（维度: NSECT, NRIVER）
|
||
REAL::zd(nsect,nriver) ! 断面底高程（m）（维度: NSECT, NRIVER）
|
||
REAL::sm(nsect,nriver) ! 边坡系数（-）（维度: NSECT, NRIVER）
|
||
REAL::rough(nsect,nriver) ! 糙率（曼宁系数）（维度: NSECT, NRIVER）
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||
!边界过程数据
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REAL::UBV(ndata,nriver) ! 上游外边界水位/流量过程（维度: NDATA, NRIVER）
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REAL::DBV(ndata,nriver) ! 下游外边界水位/流量过程（维度: NDATA, NRIVER）
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||
REAL::Gate(4,nriver) ! 闸门参数（净宽、最大流量、C1、C2）（维度: 4, NRIVER）
|
||
REAL::Aphi(2,nriver) ! 管涵过流参数（面积、流速系数）（维度: 2, NRIVER）
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||
REAL::Qp(ndata) ! 计算区域入河总流量过程（m?/s）（维度: NDATA）
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REAL::Z0(nsect,nriver)
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REAL::Q0(nsect,nriver)
|
||
REAL::Z(nsect,nriver)
|
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REAL::Q(nsect,nriver)
|
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REAL::V(nsect,nriver)
|
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REAL::Zc(nsect,nriver),Qc(nsect,nriver)
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REAL::XJ(ndata,nriver*krc)
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INTEGER::maxtstep
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REAL::maxiter
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REAL::ttime
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REAL::fc
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REAL::Scanal
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REAL::dzmax
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REAL::dqmax
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REAL::dz
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REAL::dq
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REAL::maxz_r
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REAL::maxz_s
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REAL::maxq_r
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REAL::maxq_s
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INTEGER::Is
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INTEGER::iter
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INTEGER::J,K
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MRIVER = nsect - 1
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Scanal = 0.0 ! Scanal——河网所有河道的合计长度，用于计算旁侧入流量ql
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DO I = 1,ndata
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DO J = 1,KRC
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DO K = 1,NRIVER
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Qj(i,j,k) = xj(i,j*k)
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end do
|
||
end do
|
||
end do
|
||
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DO J = 1,nriver
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DO I = 1,Ns(j)-1
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||
Scanal = Scanal + ds(i,j) ! 每条河道各微段的长度，普通汊点、集中入流微段及调蓄水库的长度取0，每条河道的首末微段长度必须取一个非零值。
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||
END DO
|
||
END DO
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! 计算时间步长
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maxtstep=period*3600/dt
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maxiter=1000 ! 仿真模拟步数
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! 给河道水位、流量赋初值
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DO river=1,nriver
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DO Is=1,Ns(river)
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Z0(Is,river)=ZZ0
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||
Q0(Is,river)=0.0
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END DO
|
||
END DO
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||
|
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DO tstep=1,maxtstep ! 步数累加器
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||
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||
ttime=dt*tstep/3600.0 ! 真实时刻
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||
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||
iter=0
|
||
DO river=1,nriver
|
||
DO Is=1,Ns(river)
|
||
Z(Is,river)=Z0(Is,river)
|
||
Q(Is,river)=Q0(Is,river)
|
||
END DO
|
||
END DO
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||
|
||
! 计算当前时刻入河流量大小
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call int_a( ttime ,& ! 真实时刻 // 输入参数
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ndata ,& ! 入河流量变化过程时段数
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Qp ,& ! 入河流量变化过程线
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fc ) ! 当前时刻入河流量大小 // 输出参数
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ql=fc/Scanal
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||
25 iter=iter+1
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||
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DO river=1,nriver
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||
DO Is=1,Ns(river)
|
||
Zc(Is,river)=Z(Is,river)
|
||
Qc(Is,river)=Q(Is,river)
|
||
END DO
|
||
END DO
|
||
|
||
DO river=1,nriver
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||
! 确定计算时刻河段上下游边界条件值
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call sub_bound( NRIVER ,&
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NSECT ,&
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MRIVER ,&
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KRC ,&
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NDATA ,&
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river ,&
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tstep ,&
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Ns ,&
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Pc ,&
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Nrc ,&
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Lc ,&
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Dric ,&
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Qj ,&
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Asave ,&
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UB1 ,&
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UB2 ,&
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DB1 ,&
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DB2 ,&
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NUB ,&
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NDB ,&
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UBV ,&
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Aphi ,&
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DBV ,&
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Gate ,&
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ql ,&
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Zctr ,&
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dt ,&
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sita ,&
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Bsor1 ,&
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Bsor2 ,&
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Z0 ,&
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Q0 ,&
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Z ,&
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Q ,&
|
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V ,&
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condu ,&
|
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condd )
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! 用四点隐格式计算未知时层水位Z和流量Q
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call sub_QZ( NRIVER ,&
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NSECT ,&
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MRIVER ,&
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KRC ,&
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NDATA ,&
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river ,&
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tstep ,&
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Ns ,&
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Pc ,&
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||
Nrc ,&
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Lc ,&
|
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Dric ,&
|
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Qj ,&
|
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Asave ,&
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ds ,&
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bd ,&
|
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zd ,&
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sm ,&
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rough ,&
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UB1 ,&
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UB2 ,&
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DB1 ,&
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||
DB2 ,&
|
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NUB ,&
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NDB ,&
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UBV ,&
|
||
Aphi ,&
|
||
DBV ,&
|
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Gate ,&
|
||
ql ,&
|
||
Zctr ,&
|
||
dt ,&
|
||
sita ,&
|
||
Bsor1 ,&
|
||
Bsor2 ,&
|
||
Z0 ,&
|
||
Q0 ,&
|
||
Z ,&
|
||
Q ,&
|
||
V ,&
|
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condu ,&
|
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condd ,&
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Bs ,&
|
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As ,&
|
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Rs ,&
|
||
Cs )
|
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END DO
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dzmax=0.0
|
||
dqmax=0.0
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DO river=1,nriver
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DO Is=1,Ns(river)
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dz=abs(Z(Is,river)-Zc(Is,river))
|
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dq=abs(Q(Is,river)-Qc(Is,river))
|
||
if(dz.gt.dzmax)then
|
||
dzmax=dz
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maxz_r=river
|
||
maxz_s=Is
|
||
end if
|
||
if(dq.gt.dqmax)then
|
||
dqmax=dq
|
||
maxq_r=river
|
||
maxq_s=Is
|
||
end if
|
||
END DO
|
||
END DO
|
||
|
||
if(dzmax.gt.epsz.or.dqmax.gt.epsq)then
|
||
DO river=1,nriver
|
||
DO Is=1,Ns(river)
|
||
Z(Is,river)=(1.0-sorz)*Zc(Is,river)&
|
||
+sorz*Z(Is,river)
|
||
Q(Is,river)=(1.0-sorq)*Qc(Is,river)&
|
||
+sorq*Q(Is,river)
|
||
END DO
|
||
END DO
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||
|
||
if(iter.le.maxiter)then
|
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goto 25
|
||
else
|
||
exit
|
||
end if
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||
|
||
else
|
||
|
||
DO river=1,nriver
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DO Is=1,Ns(river)
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! 计算断面几何要素
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call sub_sect(NRIVER ,&
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NSECT ,&
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MRIVER ,&
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KRC ,&
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NDATA ,&
|
||
river,Is,Z(Is,river),&
|
||
ds ,&
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||
bd ,&
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zd ,&
|
||
sm ,&
|
||
rough ,&
|
||
Bs ,&
|
||
As ,&
|
||
Rs ,&
|
||
Cs )
|
||
|
||
V(Is,river)=Q(Is,river)/As
|
||
END DO
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||
END DO
|
||
|
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DO river=1,nriver
|
||
DO Is=1,Ns(river)
|
||
Z0(Is,river)=Z(Is,river)
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Q0(Is,river)=Q(Is,river)
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||
END DO
|
||
END DO
|
||
|
||
end if
|
||
|
||
end do
|
||
|
||
END SUBROUTINE MAIN_UFRN |