針對變化環(huán)境下洪澇災(zāi)害頻發(fā)以及洪澇模擬結(jié)果二維展示的自身局限性等問題,將高分辨率數(shù)值模型與三維可視化技術(shù)耦合,以陜西灃西新城、英國莫帕斯鎮(zhèn)洪澇災(zāi)害過程為例,采用基于GPU加速技術(shù)的高分辨數(shù)值模型對城鎮(zhèn)及江河洪澇災(zāi)害過程進行數(shù)值模擬,以較為準確獲取洪災(zāi)淹沒時間、淹沒面積等信息;后處理展示方面實現(xiàn)數(shù)值模型與Unity 3D平臺耦合,對洪澇過程模擬結(jié)果進行三維可視化展示,實現(xiàn)場景漫游等功能;應(yīng)用快門式3D技術(shù)進行三維瀏覽,初步實現(xiàn)基于3D立體成像的洪水模擬展示。結(jié)果表明,計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)吻合度較高,積水面積平均相對誤差分別為6.235%,1.505%,并真正實現(xiàn)了三維環(huán)境下的水災(zāi)害過程信息交互展示�？勺鳛橐环N有效的協(xié)同平臺來增強相關(guān)人員之間的溝通與協(xié)作,為決策人員提供準確有效的科學依據(jù),在水利領(lǐng)域具有較好應(yīng)用前景。 

【文章來源】：自然災(zāi)害學報. 2020,29(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

2016-08-25場次實測降雨

積水量最大時分布情況

為保證數(shù)值解整體上提高到二階精度,同時維持數(shù)值解的穩(wěn)定性,對時間步長采用兩階Runge Kutta格式來獲得二階精度。模型干濕動邊界處理方面,在本文作者提出的靜水重構(gòu)法[13]的基礎(chǔ)上,引入水深容差ε的概念以區(qū)別干濕網(wǎng)格單元,一般取ε=0.000001m,單元形心處水深重構(gòu)值h大于水深容差ε時,此時網(wǎng)格為濕網(wǎng)格。并且引入了精度格式自適應(yīng)方法[14],即在干濕邊界處小水深急劇變化的條件下,算法的二階格式自動降階為一階,以保證計算穩(wěn)定性,提高模型效率。底坡項使用模型作者提出的底坡通量法處理,摩擦阻力項的計算使用分裂點隱式法以提高穩(wěn)定性[15]�？紤]到水流演進過程模擬一般尺度較大,且CPU并行計算技術(shù)對硬件要求高,為了提高計算效率,模型采用GPU并行計算在不降低精度條件下實現(xiàn)高速運算[16]。圖1為通過GAST模型進行城市內(nèi)澇及洪水演進數(shù)值模擬流程圖。1.2 高分辨率數(shù)值模型與三維可視化耦合

【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國暴雨洪澇災(zāi)害風險評估研究進展[J]. 周月華,彭濤,史瑞琴.  暴雨災(zāi)害. 2019(05)
[2]城市湖泊對地表徑流致澇控制作用模擬研究[J]. 齊文超,侯精明,劉家宏,韓浩,郭凱華,馬越.  水力發(fā)電學報. 2018(09)
[3]基于動力波法的高效高分辨率城市雨洪過程數(shù)值模型[J]. 侯精明,王潤,李國棟,李桂伊.  水力發(fā)電學報. 2018(03)
[4]高效高精度水動力模型在洪水演進中的應(yīng)用研究[J]. 侯精明,李桂伊,李國棟,LIANG Qiuhua,支再興.  水力發(fā)電學報. 2018(02)
[5]Unity3D支持的DEM地形三維可視化表達技術(shù)實現(xiàn)[J]. 陳淑姝,甘淑.  軟件導(dǎo)刊. 2018(01)
[6]設(shè)計暴雨雨型對城市內(nèi)澇影響數(shù)值模擬[J]. 侯精明,郭凱華,王志力,荊海曉,李東來.  水科學進展. 2017(06)
[7]城市暴雨內(nèi)澇災(zāi)害經(jīng)濟損失評估系統(tǒng)開發(fā)研究——以深圳市龍華新區(qū)為例[J]. 吳先華,周蕾,吉中會,郭際,王國杰,王紅林.  自然災(zāi)害學報. 2017(05)
[8]3D電影的技術(shù)原理及制作流程思考[J]. 葛逸龍.  數(shù)字通信世界. 2017(10)
[9]MIKE 21模型及其在城市內(nèi)澇模擬中的應(yīng)用[J]. 麻蓉,白濤,黃強,楊旺旺.  自然災(zāi)害學報. 2017(04)
[10]中國城市洪澇問題及成因分析[J]. 張建云,王銀堂,賀瑞敏,胡慶芳,宋曉猛.  水科學進展. 2016(04)



本文編號：3440478