城區(qū)水庫潰壩洪水演進三維動態(tài)情景仿真.pdf

1、隨著人類社會的發(fā)展，日益增長的城市人口對水資源的需求越來越大，投入使用的水庫工程也越來越多。水庫大壩一旦潰決會對下游建筑物密集城區(qū)的人民生命財產(chǎn)造成巨大損失，而潰壩洪水演進動態(tài)情景仿真能夠在災(zāi)害發(fā)生前展現(xiàn)洪水演進的真實情景，進而為洪水災(zāi)害應(yīng)急管理和下游受威脅城區(qū)的人員與財產(chǎn)的安全轉(zhuǎn)移提供重要依據(jù)。目前對洪水演進可視化的研究以能夠顯示某時刻洪水淹沒范圍等水力要素為主要目的，大多將研究區(qū)域地形地貌高度概化，既無法展示研究區(qū)域內(nèi)建筑物、街道等

2、場景，也無法顯示研究區(qū)域內(nèi)場景被淹沒時洪水的流態(tài)等特性，因此已不能滿足現(xiàn)有需求。由此，基于情景仿真方法的研究和應(yīng)用逐漸興起，但當前潰壩洪水演進情景仿真研究成果仍停留在對潰壩洪水計算結(jié)果的靜態(tài)展示方面，并且對研究區(qū)域洪水演進范圍、水深、流速等關(guān)鍵水情信息計算時多采用一、二維洪水演進模型，尚未實現(xiàn)對洪水演進運動過程的三維動態(tài)情景仿真。
　　針對上述問題，本文結(jié)合數(shù)值模擬方法對城區(qū)水庫潰壩洪水演進進行了可視化研究，實現(xiàn)了洪水演進的三維動

3、態(tài)情景仿真，直觀展現(xiàn)了洪水在研究場景內(nèi)的動態(tài)演進過程，為制定防洪減災(zāi)措施提供了直觀分析依據(jù)和重要理論依據(jù)。本文主要對以下幾方面內(nèi)容進行了研究和分析:
　　(1)建立了城區(qū)水庫地形模型和潰壩洪水演進數(shù)值模擬三維數(shù)學(xué)模型，在研究區(qū)域地形模型上通過數(shù)值模擬方法對控制方程離散求解洪水變量，采用潰壩洪水演進實驗結(jié)果對數(shù)學(xué)模型進行了驗證，保證了數(shù)學(xué)模型的可靠性。
　　(2)采用CSG法構(gòu)建了城區(qū)水庫大壩周邊的三維場景，采用GUI技術(shù)將數(shù)

4、值模擬的水力參數(shù)用于洪水演進模擬，實現(xiàn)了潰壩洪水數(shù)值模擬和三維場景的耦合，同時采用粒子系統(tǒng)動力學(xué)解算真實模擬洪水演進動態(tài)過程，經(jīng)過紋理變換貼圖等后期處理實現(xiàn)了城區(qū)水庫潰壩洪水演進三維動態(tài)情景仿真。
　　(3)以某城區(qū)水庫為工程實例，分析水庫發(fā)生潰壩的概率，構(gòu)建研究區(qū)域地形模型，通過數(shù)值模擬解算出水庫潰壩后不同時刻研究區(qū)域內(nèi)的水深、流速等水力參數(shù)。建立城區(qū)水庫周邊場景模型，結(jié)合數(shù)值模擬計算得到的水力參數(shù)進行洪水演進三維動態(tài)情景仿真，