城區(qū)水庫(kù)潰壩洪水演進(jìn)三維動(dòng)態(tài)情景仿真.pdf

1、隨著人類社會(huì)的發(fā)展，日益增長(zhǎng)的城市人口對(duì)水資源的需求越來越大，投入使用的水庫(kù)工程也越來越多。水庫(kù)大壩一旦潰決會(huì)對(duì)下游建筑物密集城區(qū)的人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，而潰壩洪水演進(jìn)動(dòng)態(tài)情景仿真能夠在災(zāi)害發(fā)生前展現(xiàn)洪水演進(jìn)的真實(shí)情景，進(jìn)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(cái)產(chǎn)的安全轉(zhuǎn)移提供重要依據(jù)。目前對(duì)洪水演進(jìn)可視化的研究以能夠顯示某時(shí)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(chǎng)景，也無法顯示研究區(qū)域內(nèi)場(chǎng)景被淹沒時(shí)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(dāng)前潰壩洪水演進(jìn)情景仿真研究成果仍停留在對(duì)潰壩洪水計(jì)算結(jié)果的靜態(tài)展示方面，并且對(duì)研究區(qū)域洪水演進(jìn)范圍、水深、流速等關(guān)鍵水情信息計(jì)算時(shí)多采用一、二維洪水演進(jìn)模型，尚未實(shí)現(xiàn)對(duì)洪水演進(jìn)運(yùn)動(dòng)過程的三維動(dòng)態(tài)情景仿真。
　　針對(duì)上述問題，本文結(jié)合數(shù)值模擬方法對(duì)城區(qū)水庫(kù)潰壩洪水演進(jìn)進(jìn)行了可視化研究，實(shí)現(xiàn)了洪水演進(jìn)的三維動(dòng)

3、態(tài)情景仿真，直觀展現(xiàn)了洪水在研究場(chǎng)景內(nèi)的動(dòng)態(tài)演進(jìn)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(duì)以下幾方面內(nèi)容進(jìn)行了研究和分析:
　　(1)建立了城區(qū)水庫(kù)地形模型和潰壩洪水演進(jìn)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(duì)控制方程離散求解洪水變量，采用潰壩洪水演進(jìn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了驗(yàn)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(kù)大壩周邊的三維場(chǎng)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(jìn)模擬，實(shí)現(xiàn)了潰壩洪水?dāng)?shù)值模擬和三維場(chǎng)景的耦合，同時(shí)采用粒子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)解算真實(shí)模擬洪水演進(jìn)動(dòng)態(tài)過程，經(jīng)過紋理變換貼圖等后期處理實(shí)現(xiàn)了城區(qū)水庫(kù)潰壩洪水演進(jìn)三維動(dòng)態(tài)情景仿真。
　　(3)以某城區(qū)水庫(kù)為工程實(shí)例，分析水庫(kù)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(kù)潰壩后不同時(shí)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(kù)周邊場(chǎng)景模型，結(jié)合數(shù)值模擬計(jì)算得到的水力參數(shù)進(jìn)行洪水演進(jìn)三維動(dòng)態(tài)情景仿真，