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大顶子山航电枢纽防洪调度仿真系统研究

作　者: 郭秋灯
导　师: 赵登峰
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 防洪调度洪水演进三维建模可视化仿真
分类号: TV877
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 34次
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内容摘要

由于大顶子山航电枢纽的建设,改变了松花江哈尔滨段河流状态,特别是汛期洪水行洪规律。针对于此,要科学调度大顶子山航电枢纽库区洪水,就成为当前哈尔滨防洪安全的一个重要课题。本文采用一维数模计算的方法计算洪水过程线,再通过虚拟现实仿真技术,来再现模拟松花江大顶子山上游洪水演进规律,为哈尔滨洪水管理及防洪决策提供最有效途径。论文的主要内容包括洪水演进计算、三维建模和可视化仿真三大部分。1.本文采用水力学的方法进行洪水演进计算。对一维圣维南方程组采用Preissmann四点隐式差分格式离散,建立了一维河道水力数值模型,并采用追赶法进行求解；结合松花江流域哈尔滨段河道特点,进行糙率率定；选取各个频率的设计洪水,对模型的可靠性进行了检验。把经过验证的模型用于计算水库建成前后的洪水过程线,分析大顶子山航电枢纽的建设对哈尔滨防洪的影响。2.结合松花江流域哈尔滨段的的建模过程,对如何利用三维建模软件MultiGen Creator和Terra Vista进行地形和地物建模进行了研究和介绍。为后面的视景驱动做准备。3.三维模型只是基础,有了视景程序的驱动之后,才能真正实现与用户交互。可视化仿真部分从OpenGVS软件开发包讲起,阐述了基于该开发包的视景驱动程序框架。该框架对整个程序结构的认识有极大帮助。该部分循着项目开发的主线,从最初的实现MFC和OpenGVS窗口的整合,到三维模型导入,再到场景漫游的实现,都逐一进行了说明。并对动态水流建模技术进行了理论上的研究。在论文的最后,对整个工作进行了总结与展望,在汇总本阶段成果的同时,对以后进一步的研究提出了新的课题。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-15
  1.1 问题的提出  11-12
  1.2 国内外流域三维可视化的研究现状  12-14
  1.3 本文的主要研究内容  14-15
第2章大顶子山航电枢纽防洪调度  15-23
  2.1 大顶子山航电枢纽概况  15-17
    2.1.1 自然地理概况  15
    2.1.2 气象  15
    2.1.3 水文  15-17
    2.1.4 水库  17
  2.2 洪涝风险分析  17-21
    2.2.1 暴雨特征  17
    2.2.2 松花江流域洪水特性  17-19
    2.2.3 历史洪水考证  19
    2.2.4 洪水水文计算  19-21
  2.3 大顶子山航电枢纽防洪调度方式  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章洪水演进模型描述及应用  23-54
  3.1 一维非恒定流基本方程  23-26
    3.1.1 基本方程的推导  23-26
    3.1.2 定解条件及定解问题  26
  3.2 圣维南方程组的Preissmann隐格式有限差分法  26-29
  3.3 差分方程的追赶法求解及其定解条件  29-33
    3.3.1 追赶法求解  29-31
    3.3.2 外部边界条件的处理  31-33
  3.4 一维数模计算程序框图及验证  33-35
    3.4.1 一维数模计算程序框图  33-34
    3.4.2 模型验证  34-35
  3.5 模型应用  35-52
    3.5.1 计算准备  36-39
    3.5.2 糙率的率定  39-44
    3.5.3 大顶子山航电枢纽建成前后洪水演进计算及结果分析  44-52
  3.6 本章小结  52-54
第4章大顶子山航电枢纽三维建模技术研究  54-71
  4.1 三维地形模型构建  54-63
    4.1.1 地形建模软件Terra Vista的介绍  54-57
    4.1.2 建模前的准备  57-58
    4.1.3 区域地形建模  58-61
    4.1.4 天然河道建模  61-63
  4.2 地物模型构建  63-69
    4.2.1 使用Multigen Creator进行地物建模  63-68
    4.2.2 地物建模中的几点注意事项  68-69
  4.3 本章小结  69-71
第5章大顶子山航电枢纽三维仿真技术研究  71-101
  5.1 软件平台及开发程序框架  71-73
  5.2 视景驱动的几个关键技术及系统的实现  73-97
    5.2.1 场景模型的加载技术  73-76
    5.2.2 OpenGVS图形显示通道与MFC窗口的整合  76-83
    5.2.3 鼠标拾取技术  83-86
    5.2.4 漫游技术  86-95
    5.2.5 实现场景渲染的特殊效果  95-96
    5.2.6 动态水流模拟技术-防洪调度可视化仿真的模拟  96-97
  5.3 系统功能介绍  97-100
    5.3.1 场景漫游  97-99
    5.3.2 视点切换  99
    5.3.3 查看  99
    5.3.4 文件、编辑和帮助  99-100
  5.4 本章小结  100-101
结论  101-103
参考文献  103-107
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  107-108
致谢  108-109
附录  109-110

大顶子山航电枢纽防洪调度仿真系统研究

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