洪涝过程模拟及三维实景展示方法研究

发布时间：2021-10-16 20:53

　　针对变化环境下洪涝灾害频发以及洪涝模拟结果二维展示的自身局限性等问题,将高分辨率数值模型与三维可视化技术耦合,以陕西沣西新城、英国莫帕斯镇洪涝灾害过程为例,采用基于GPU加速技术的高分辨数值模型对城镇及江河洪涝灾害过程进行数值模拟,以较为准确获取洪灾淹没时间、淹没面积等信息;后处理展示方面实现数值模型与Unity 3D平台耦合,对洪涝过程模拟结果进行三维可视化展示,实现场景漫游等功能;应用快门式3D技术进行三维浏览,初步实现基于3D立体成像的洪水模拟展示。结果表明,计算结果与实测数据吻合度较高,积水面积平均相对误差分别为6.235%,1.505%,并真正实现了三维环境下的水灾害过程信息交互展示。可作为一种有效的协同平台来增强相关人员之间的沟通与协作,为决策人员提供准确有效的科学依据,在水利领域具有较好应用前景。 

【文章来源】：自然灾害学报. 2020,29(04)北大核心CSCD

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

2016-08-25场次实测降雨

积水量最大时分布情况

为保证数值解整体上提高到二阶精度,同时维持数值解的稳定性,对时间步长采用两阶Runge Kutta格式来获得二阶精度。模型干湿动边界处理方面,在本文作者提出的静水重构法[13]的基础上,引入水深容差ε的概念以区别干湿网格单元,一般取ε=0.000001m,单元形心处水深重构值h大于水深容差ε时,此时网格为湿网格。并且引入了精度格式自适应方法[14],即在干湿边界处小水深急剧变化的条件下,算法的二阶格式自动降阶为一阶,以保证计算稳定性,提高模型效率。底坡项使用模型作者提出的底坡通量法处理,摩擦阻力项的计算使用分裂点隐式法以提高稳定性[15]。考虑到水流演进过程模拟一般尺度较大,且CPU并行计算技术对硬件要求高,为了提高计算效率,模型采用GPU并行计算在不降低精度条件下实现高速运算[16]。图1为通过GAST模型进行城市内涝及洪水演进数值模拟流程图。1.2 高分辨率数值模型与三维可视化耦合

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3440478