基于GIS的河流動力學模型及風險圖制作應用研究.pdf

1、隨著計算機技術的迅速發(fā)展及人們對流體運動基本理論的進一步認識，河流動力學數(shù)學模型在科學研究、工程設計、環(huán)境和生態(tài)影響評估等相關領域得到廣泛的應用。本文在傳統(tǒng)的河流動力學數(shù)學模型的基礎上，構造適應復雜邊界條件的方程離散格式和數(shù)值方法，考慮了非均勻沙沉速、床沙級配調(diào)整及橫向沖刷坍塌變形等關鍵因素，針對科研、生產(chǎn)及學科發(fā)展的現(xiàn)實和未來需求，耦合了基于GIS的前后處理系統(tǒng)。 ⑴對于FVM方法從空氣動力學移植到淺水流動的模擬，采用三點高斯

2、積分法來計算各邊的平均法向通量，避免了由水壓力與底坡項不平衡所導致的動量不守恒問題，不但避免了由于大的水深梯度所產(chǎn)生的虛擬流動現(xiàn)象，也真實反應了狀態(tài)向量在控制體內(nèi)的分布。 ⑵對于生成計算域地形邊界條件所需的重要數(shù)據(jù)源-地形大斷面，采用道格拉斯-普克數(shù)據(jù)抽稀算法提取斷面特征節(jié)點，根據(jù)斷面節(jié)點的干濕屬性識別主槽和嫩灘分界點，根據(jù)生產(chǎn)堤和控導工程特征識別出嫩灘和老灘分界點，使得精確快速生成大斷面標志性數(shù)據(jù)成為可能。 ⑶河流動力

3、學數(shù)學模型的可視化是以大量的區(qū)域空間信息為基礎的，GIS的發(fā)展為數(shù)學模型可視化提供了強大的技術支撐。利用ArcGIS軟件及GIS的二次開發(fā)接口，實現(xiàn)了模型與GIS的高效集成，設計和開發(fā)出基于GIS的前后處理系統(tǒng)，在地形高程的生成精度、信息查詢速度和可視化程度方面有了明顯提高。 ⑷將經(jīng)過驗證的模型系統(tǒng)應用于東平湖蓄滯洪區(qū)風險圖制作，對整個湖區(qū)進行了水動力學數(shù)值模擬計算。針對50年一遇、100年一遇、1000年一遇不同頻率洪水，根據(jù)