基于元胞方法的河道地形重构

发布时间：2017-05-15 15:00

  本文关键词：基于元胞方法的河道地形重构，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：河道地形是河流模拟的基本构成要素之一。在河流数值模拟和物理模型实验的前期准备工作中,河道地形将直接影响模拟结果的准确性与可信度。现有的河道地形重构方法,主要是根据在河道中实测的上下游断面地形数据,通过纯数学插值方法来建立断面间的初始地形。这类方法存在明显的缺陷是纯数学插值没有使用任何水沙运动信息,重构的地形虽然在纵向是连续甚至光滑的,但在横向将出现非自然的条带装结构,这种地形无论对于物理模型试验还是数值模拟,都将对其试验和模拟结果产生重大影响。本文将元胞方法引入到地形重构过程中,通过将复杂的河流动力学过程进行简化,建立了包括纵向径流演进规则、元胞单元冲淤规则、弯道水沙运动规则、河心滩绕流及侧向冲刷规则、河道地形的横向延展规则在内的元胞间动力学作用规则,最终形成基于元胞方法的河道地形重构模型。对不同尺度的三类河(沟)道进行了实际地形重构计算和评估。研究结果表明,基于元胞方法的地形重构能够较好地避免前者造成的非自然的条带状地形,重构的地形不仅能反映实际地形的趋势,并且与实际地形的差异也较小,能够为物理模型试验及数值模拟提供更优的基础地形数据。
【关键词】：河流模拟 河道地形重构 元胞方法
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV147
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 论文研究的目的与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 地形重构技术的国内外研究现状9-10
• 1.2.2 元胞方法在水利相关领域上的应用10-11
• 1.3 论文的研究内容及安排11-12
• 2 元胞方法12-22
• 2.1 元胞方法的概述12
• 2.2 元胞方法的研究方法12-14
• 2.2.1 元胞自动机的组成12-13
• 2.2.2 元胞自动机的特征13-14
• 2.2.3 元胞自动机的分类14
• 2.3 元胞自动机的构成14-22
• 2.3.1 元胞空间15-17
• 2.3.2 元胞状态17-19
• 2.3.3 元胞邻居19-20
• 2.3.4 元胞演化规则20-22
• 3 基于元胞方法的河道地形重构实现22-50
• 3.1 现有常用河道地形重构方法22-28
• 3.1.1 插值方法原理22-25
• 3.1.2 插值方法流程25-28
• 3.2 基于元胞方法的河道地形重构原理28-49
• 3.2.1 基本假定28-29
• 3.2.2 模型流程29-30
• 3.2.3 河道元胞空间与元胞状态30-32
• 3.2.4 河道地形重建的元胞动力学演化规则32-49
• 3.3 本章小结49-50
• 4 基于元胞方法的河道地形重构应用50-64
• 4.1 概述50
• 4.2 计算流程50-51
• 4.3 计算结果及分析51-62
• 4.3.1 计算区域的基本情况51-53
• 4.3.2 各河段地形重构结果及分析53-62
• 4.4 本章小结62-64
• 5 结论64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-66
• 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文66-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-72

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