潰壩洪水演進的三維可視化系統(tǒng)研究.pdf

1、我國水庫數(shù)量眾多，并存在不同程度的安全隱患;加之近年來極端惡劣天氣的頻發(fā)，極易發(fā)生洪水潰壩，導(dǎo)致人員傷亡和財產(chǎn)損失。為深入分析洪水演進機理，并為防洪減災(zāi)提供有效的輔助手段，如何利用三維地理信息系統(tǒng)、信息可視化技術(shù)，以及洪水演進數(shù)值模擬模型，全方位地表達洪水演進過程中的各類信息，具有非常實際的研究價值。
　　本文對潰壩洪水演進的各類信息可視化技術(shù)以及洪水演進的實時仿真模擬展開研究。針對洪水演進的信息展示過程中存在的基本地理數(shù)據(jù)匱乏問

2、題，本文基于GoogleEarth平臺進行二次開發(fā)來構(gòu)建三維地理信息可視化系統(tǒng)，充分利用其提供的豐富地理要素簡化地理數(shù)據(jù)收集與處理的流程。并采用MIKE21自由表面流模型計算得到洪水演進數(shù)據(jù)，以解決數(shù)值計算精度低的問題。在洪水信息的處理過程中，使用Python腳本批量地將結(jié)果數(shù)據(jù)編制為KML文件，同時存儲各項信息至MySQL數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)通過加載KML文件以及調(diào)用數(shù)據(jù)庫的方式，結(jié)合Google Earth API技術(shù)，實現(xiàn)三維場景漫游、

3、洪水演進過程的動態(tài)演示、演進過程數(shù)據(jù)的管理、淹沒信息的交互查詢等功能。另外，為滿足洪水實時仿真模擬的需求，本文在二維光滑粒子流體動力學(xué)的基礎(chǔ)上，提出一種流體仿真的改進策略。其中，通過一種基于動態(tài)網(wǎng)格的鄰近粒子搜索方法來降低搜索復(fù)雜度，采用虛粒子與懲罰力相結(jié)合的方法處理邊界條件以應(yīng)對復(fù)雜地形邊界，并簡化流體表面重構(gòu)過程。結(jié)合三維渲染引擎OpenSceneGraph以實現(xiàn)大規(guī)模場景下潰壩洪水演進的實時仿真模擬。
　　本文在構(gòu)建潰壩洪水