鸭子荡水库地形前处理研究

利用SURF算法提取了鸭子荡水库局部图像的特征点,采用k-d Tree算法对特征点进行了匹配,用线性渐变融合算法拼接出了宽视野水库图像;再利用数学形态学方法检测出水库图像的水岸边缘,用CAD软件描绘水库岸边的轮廓线,并将其转化为*.kml文件;最后提取轮廓线在GE软件中的经纬度信息,利用Delaunay三角化算法生成网格并进行优化,取得了满意的地形前处理效果,为鸭子荡水库泥沙淤积数值模拟提供前提条件。     

基于Google Earth的河流模拟地形前处理新方法

本文首先阐述了河流模拟地形前处理的常规方法，然后探讨了利用Google Earth进行地形初步处理的新方法，介绍了基于Google Earth的高程数据提取技术，说明了部分Google Earth API接口的功能，指出并解决了其中一类API调用过程中存在的问题。研究证明，利用Google Earth进行河流模拟地形初步处理，可以显著提高河流模拟过程中的地形处理效率。     

无高精度地形资料地区溃坝洪水演进模拟研究 ——以金沙江叶巴滩-巴塘段为例

为准确高效计算缺乏高精度地形资料地区河道中洪水演进过程,在空间分辨率为30 m的ASTER GDEM V2地形数据基础上采用不同方法对金沙江叶巴滩-巴塘区间河道地形进行重建,采用基于显卡加速的地表水及其伴随输移过程模型模拟了2018年"11·03"堰塞坝险情洪水过程,并与实测洪水过程进行对比验证。结果表明:①不同空间插值方法对河道地形特性的插值表达精度相差较大,样条函数法和根据河流走势的趋势平滑法生成的河道地形能较好表达河道地貌形态;②不同断面间距下趋势平滑法河道地形洪水演进模拟精度随断面间距增大而增加,仅使用入流口和出流口断面高程模拟效果在不同断面间距中最好;③使用趋势平滑法生成河道地形时,洪水模拟精度随河道下挖深度的增加呈增加趋势,下挖深度为50 m时NSE达到0.937,R~2达到0.976。研究分析了河道地形重建方法、插值断面间距及下挖深度对洪水演进模拟精度的影响,可为洪水应急抢险快速预测提供数据处理方法。     

河道二维数值模拟地形数据前处理精细化研究

数值模型是分析河流水动力水质演变规律的重要方法。通过对MIKE21模型边界等间距取节点,并进行编码,实现实测河道断面地形沿河道弯曲方向的精细化插值,为河道数值建模提供优化后的地形数据。为了说明此方法的优越性,选取荆门城区某河流部分河段作为研究对象,利用Python完成程序的编写,对实测河道断面数据进行精细化插值运算,并对比地形精细化处理前后与实际地形的差别。结论认为,经过对6组断面插值运算,河道地形得以细化,减少了模型运算错误率,使得模型更趋近于真实情况。     

平原区河段洪水演进模拟系统研究与应用

基于数字流域平台和水力学模型软件HEC-RAS,研究了河道和行蓄洪区地形数据的处理、分洪口门和水利工程的模拟等技术难题,提出了上下游边界条件、初始条件的自动生成方法,模拟河道和行蓄洪区的洪水演进,研制了平原区河段洪水演进模拟系统,模拟河道洪水波在行蓄洪区各种工况条件下的运动过程。该模拟系统应用于流域洪水实时预报调度,评价行蓄洪区启用对洪水过程的影响,为流域防洪调度决策提供定量技术支持。在淮河流域王家坝至临淮岗区间,利用2007年7月份流域性大洪水期间的报汛数据系列,对本文提出的模拟系统进行了率定和验证,并评价了6种洪水调度方案的效果。结果表明系统中非恒定流模型的数值解稳定,模拟的洪水过程与实测系列吻合,客观地反映了研究区域洪水运动过程和行蓄洪区启用对该过程的影响,准确地评价了流域洪水调度方案的效果。     

基于一二维耦合技术的溃坝洪水模拟研究

以印度尼西亚巴丹托鲁水电站溃坝洪水模拟为例,对于地形条件复杂的河流,利用MIKE软件基于一二维耦合技术构建溃坝洪水计算模型,对拟定的溃坝工况进行数值模拟。建立的溃坝洪水一二维耦合模型适用于不规则计算域和地形,通过引入了新的动态耦合技术,避免了采用单一模型时遇到的计算效率、网格精度和准确性方面的问题。通过数值模拟得到了溃口流量过程和下游海滩地区洪水演进过程,并对下游敏感区域进行淹没影响分析。模拟成果为水电站工程设计、溃坝洪水风险分析和灾害损失评估提供了技术支撑。     

山区河流溃坝洪水演进分析

山区河流地形复杂,河岸陡峭,岸线曲折,河床形态极不规则,当发生溃坝洪水时,可能出现常见洪水条件下难以预测的水情及流态。山区河流溃坝洪水演进分析,是为山区河流抵御洪水灾害和建立相应防洪措施提供依据。针对山区河道,基于不可压缩和Reynolds值均布的Navier-Stokes方程建立溃坝水流运动的二维数学模型。采用非结构三角形网格进行模型网格划分,动边界技术处理干湿边界,率定后的河道糙率范围为0. 020～0. 035。利用该模型研究了6种溃坝工况条件下的洪水传播特性。数值模拟结果表明:溃坝后下游河道各断面的断面平均流速均未超过6 m/s,山区段河道形态对溃坝洪水演进过程有着显著的影响,河道束窄段及弯道能有效地抑制洪水波的传递,支流的倒灌能极大削减洪峰流量,主河道旁侧支毛沟形成的环流可消耗主流能量。     

滦河冲洪积扇上部河流与地下水相互作用模拟

利用Feflow软件对滦河滦县段主要污染物硝酸盐氮的区域进行数值模拟,同时对监测井数据进行溶质拟合验证并模拟预测。研究表明,河道两侧地下水在山前上游附近污染不明显,河流在出山口后,沿河流两岸地下水出现了一定程度的污染,下游相对上游污染较严重,预测该地区未来5年中,由于黏土层的阻隔致使地下水污染物扩散逐渐减缓。     

金沙江白格堰塞湖溃决洪水预报误差与改进

金沙江"11·3"白格堰塞体溃决造成下游河道数百千米内的超常规洪水过程,对其进行准确模拟是洪水预报和制定应对措施的基础。采用MIKE11和笔者开发的一维溃坝洪水模型(DBFM)对坝下洪水演进进行了对比模拟,两个模型均为求解圣维南方程组,其中MIKE11采用Abbott六点隐式差分方法,DBFM模型采用基于有限体积的HLL+MUSCL界面插值方法显式求解。结果表明:与实测数据相比,两个模型模拟结果在洪水传播时间和洪峰衰减上表现出显著差异。随后分析了河道基流、动量方程惯性、河道糙率、河道地形等因素对洪水模拟误差的影响,论证了采用滚动预报方法来提高洪水预报精度的可行性。最后对山区河流堰塞湖溃决洪水模拟的难点和要求提出了展望。     

基于数值模拟的岩土工程安全监测信息重构方法研究

监测信息是岩土工程结构性态最真实的外在表现。以岩土工程中常见的锚杆应力计、多点位移计为例,探讨基于数值模拟的岩土工程安全监测信息数值重构方法。通过对大型通用数值软件（ABAQUS）的*.inp模型文件与*.rpt结果文件进行二次开发,结合测点的实际坐标,经过坐标转换、测点所在单元编号识别、计算结果插值等流程,快速、精确地实现安全监测信息数值重构,并基于面向对象的编程语言C#.NET开发了MCRE界面程序。