三维可视化技术在山洪灾害洪水演进仿真中的应用

山洪是一种地面径流水文现象,山洪灾害是自然灾害中对人类影响和危害较严重的一种.为了全面、快速、实时地获取山洪的发展趋势及其时空变化特征,本文以海南省山洪灾害三维可视化系统为例,阐述了利用数据三维可视化技术,通过无缝集成水雨情监测数据、气象预报数据、地理信息数据等,通过Cesium引擎实现洪水演进过程的模拟仿真,为山洪灾...     

恩县洼蓄滞洪区洪水演进数值模拟

为研究恩县洼蓄滞洪区洪水演进过程,采用EFDC模型根据蓄滞洪区内不同地形条件对该区域进行二维数值模拟计算。在模拟时采取了两种不同方案进行对比模拟,通过对方案模拟结果比较分析,表明蓄滞洪区出流量大小对洪水演进影响很大,同时也表明EFDC模型模拟二维洪水演进效果较好,可为蓄滞洪区防洪减灾等提供技术支持和研究方法。     

基于3S的三维可视化防汛减灾指挥系统

为有效应对洪涝灾害,建立了基于3S的三维可视化防汛减灾指挥系统.首先,对建立该系统进行了需求分析,阐述了系统的工作流程;然后,利用3S技术在流域或区域水资源信息的实时采集、传输及管理方面的应用,结合三维可视化技术在洪水预报、洪水演进及水域动态等进行实时监控、指挥调度和远程控制等方面的应用,分析了系统的功能结构,并对实现该系统的关键技术进行了探讨;最后,以大汶河流域为例,阐述了系统的功能实现.结果表明:该系统可实现实时水雨情监视、信息检索与分析、汛前预测、汛后救灾及灾情评估等工作,为工程管理、防洪除涝的科学决策提供有力依据.     

基于skyline的渭河下游洪水演进三维可视化系统研究

本文以二维洪水演进模拟研究提供的水文数据和三维场景数据为基础,以skyline为开发平台,进行组件式开发,采用了B／S网络体系结构,将水文栅格数据和场景数据集成到可视化系统中,构建了渭河下游洪水演进三维可视化系统,模拟了渭河下游典型洪水的三维动态演进过程,再现了洪水淹没场景,实现了实时汛期查询分析,为防汛管理提供了决策支持。     

基于BIM+GIS的水库下游洪水模拟与可视化方法

为有效推进水旱灾害防御高质量发展,国家大力支持智慧水利建设。基于此,为实现水库下游洪水演进过程快速模拟及三维立体可视,基于一、二维耦合水动力模型及三维倾斜摄影、BIM、GIS技术构建水库下游洪水模拟与可视化方法,以吉林市碾子沟水库为例,对不同重现期设计洪水条件下水库下游洪水进行快速模拟,并在真实三维场景下对洪水演进过程及淹没区范围、淹没历时及淹没水深等洪水要素信息进行全景映射表达和交互查询分析展示。结果表明：在各重现期设计洪水条件下,洪水模型计算稳定,各方案模型计算相对误差均低于10^-6数量级,可知计算结果合理且满足工程要求,同时可实现洪水演进过程三维全景展示和灾害信息分析与交互查询。研究可为水库下游洪水风险决策提供支撑,提升洪水灾害防范能力,为智慧水利建设提供解决方案。     

泄洪雾化的粒子系统模拟及三维可视化

本文在泄洪雾化水流基本运动模式控制下,提出了基于粒子系统的泄流运动及雾化降雨的三维模拟与可视化方法,并且基于地理信息系统(GIS)技术建立了坝区地形及建筑物数字模型,实现了泄流水舌挑射运动、沿程掺气扩散、跌水碰溅以及雾化降雨场景的逼真模拟,为工程人员提供了一个可视化的设计与决策环境,并可为进一步研究“虚拟泄洪”提供理论基础。     

天然河道洪水演进数值模拟及动态可视化研究

为使洪水演进中计算获得的枯燥的水文数据变得直观形象,进一步丰富洪水演进可视化手段,运用以一维水动力学为理论基础的MIKE11 HD模型对北江流域白石窑坝下至连江口段洪水演进进行了数值模拟,借助MIKE11 GIS的“纽带”作用,结合ArcGIS平台实现了洪水演进过程的动态可视化。结果表明模拟计算精度和可视化精度良好,反映出洪水在滞洪区和峡谷区演进过程中的不同演进特点。直观形象的洪水演进过程有利于决策者全面把握洪水进程,提高流域防洪决策能力。     

基于 GIS 技术的油车水库三维防洪调度运行管理系统

为实现油车水库数字化、信息化、现代化的科学管理,采用地理信息系统、虚拟仿真、网络通信及数据库等信息技术,开发了与各应用子系统相互独立、信息共享、联合运用的油车水库三维仿真及防洪调度运行管理系统,为水库防洪调度方案分析与决策等方面提供辅助支持。     

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。     

三维溃坝洪水在复杂淹没区域演进的数值模拟

溃坝数值模拟为溃坝洪水的灾害性分析提供科学依据。针对溃坝洪水在复杂淹没区域中的演进过程,建立了耦合VOF法的三维k-ε紊流数学模型,采用等效糙率法处理了复杂下垫面,兼顾考虑了建筑物群的滞水及阻水作用。运用无结构贴体网格划分技术,建立了六面体单元网格模型。离散格式为二阶LUD空间离散格式和二阶Crank-Nicholson时间离散格式,并采用PISO算法进行了数值求解。通过Testa等人的物理模型的实验结果验证了该模型的准确性。结合东武仕水库溃坝在下游复杂淹没区域中的洪水演进过程进行了数值模拟和分析,并绘制了溃坝洪水风险图。     

蓄、滞洪区的洪水演进数值模拟与风险分析

一、二维联合洪水演进数值模型可反映蓄、滞洪区内分洪洪水沿河槽纵向泄流和河槽内、外的横向水流交换过程 ;用通度系数模拟蓄、滞洪区复杂边界 ;采用模糊区划模式将蓄、滞洪区划分为 5类风险区 ,并绘制洪水风险图 ;在此基础上 ,对洪水风险进行定量评估     

宁夏防汛防凌三维电子沙盘系统建设

本文介绍了宁夏防汛防凌三维电子沙盘系统建设背景和需求,并在系统分析宁夏防汛防凌工 作的基础上,提出了该系统建设的框架体系和功能结构。在该系统建设中,利用地理信息系统、遥 感、海量数据管理、数据库等技术建立了宁夏回族自治区三维空间数字地图,再现了全区的三维地 形、地貌场景,在三维场景中实现了防洪防凌工程信息查询,汛情和凌情信息的实时监控与管理,为 宁夏防汛防凌工作提供了一个三维的基础数字化平台。     

分洪口门展宽和刷深过程的数值模拟

河道两旁的分洪区能够为河流分蓄超额洪水发挥重要作用,分洪区扒口分洪后口门的展宽和刷深过程的模拟对于抗洪工作具有较为重要的现实意义。本文在应用平面二维水流泥沙数学模型模拟分洪口门纵向冲刷的基础上,考虑了分洪口门横向展宽和崩塌过程的模拟,建立了一种能够模拟分洪口门展宽和刷深的混合数学模型,并将该模型应用于实际分洪区的计算,计算结果表面明该模型能够合理地模拟分洪口门的展宽和刷深过程。     

河道与蓄滞洪区联合防洪数值模拟研究进展

基于目前河道与蓄滞洪区联合防洪过程中存在的问题,本文通过对河道与蓄滞洪区联合防洪过程中洪水演进数值模拟的一维模型、耦合模型、全二维模型的优缺点和适用性进行系统化的分析,揭示了未来防洪数值模拟的发展方向。研究结果可为洪水风险图绘制、洪水预警预报提供重要依据,对防洪减灾决策具有重要指导意义。     

二维溃坝洪水波演进的数值模拟

采用基于MacCormack预测-校正技术的隐式数值格式求解控制水流运动的二维浅水方程，建立了模拟大坝瞬间全溃或局部溃倒所致的洪水演进过程数学模型．应用该模型对矩形明渠中缓、急流过渡的水面曲线进行了数值计算，并与理论解进行了比较。最后用该模型预测了矩形河道中大坝瞬间局部溃倒时下游有多个障碍物的洪水演进过程，算例说明该数学模型对模拟溃坝洪水波很有效。     

天然河段港口工程三维流场数值模拟

根据天然河段的地形条件,结合某港口建筑物布置,构建了工程河段流场数值计算模型.基于标准k-ε紊流模型,用有限体积法离散控制方程组,利用全隐式多重网格耦合求解技术,预测了港口工程河段水流流场的变化.     

一维洪水数值模拟技术在流域防洪规划中的应用

南美洲厄瓜多尔境内的Guayas河流域中下游社会经济发达,但洪水问题突出,是该国流域综合规划的防洪重点地区。通过综合规划论证,拟兴建由堤防、水库、蓄滞洪区、分洪道和挡潮闸组成的防洪工程体系。基于MIKE11软件平台构建了Guayas河流域中下游河网洪水一维数值模型,对平原感潮河网的洪水演进规律和规划的防洪工程体系联合运用进行了模拟计算。在模拟中,通过合理概化河网、优化河道断面布置,以及采用堰闸过流公式代替圣维南方程作为堰闸工程所在断面的水流运动方程,有效避免数值振荡问题。在模拟结果的基础上拟定了洪水安排方案和防洪工程规模。     

耦合溃口演变的二维洪水演进数值模型研究

为更好地模拟溃坝洪水过程,本文采用源项法耦合了溃口演变模型DB-IWHR与基于GPU加速技术的二维水动力模型,建立了一个包含上游库区二维水动力过程、溃口演变和下游淹没区二维洪水演进的高性能耦合模型。模型中所用源项法为在同一时间步长内,通过二维浅水方程的源项将溃口演变模型计算的流量转换为二维水动力模型溃口上下游各标记网格水深的变化值,以此来实现溃口上下游之间的水量交互。该模型的优势在于所用源项法简单易实现,充分考虑溃口的冲刷过程及上下游水动力过程,同时引入GPU技术加速计算。最后,将耦合模型应用于一个土石坝和两个堰塞坝溃决算例,所得结果与实测吻合较好,模型运行快速高效,这表明基于源项法的耦合模型可实现对土石坝、堰塞坝溃坝等灾害事故的合理高效预测,为应急抢险工作提供有力支撑。