水环境实时调控决策支持系统的开发与应用

以建立水环境实时调控决策支持系统为目标,集成综合数据监测体系、数据库、流域入河污染物负荷模型、河流水环境模型、水环境承载能力与污染负荷动态调控模型、GIS平台等众多模块,提出了系统组成的总体框架,分析了多种数学模型间的集成链接方法、GIS显示体系与数学模型间的交互方法、水环境状态实时模拟与基于调控措施的方案模拟等系统集成的关键环节,提出了水环境实时调控与数字化管理功能在复杂大系统中的实现思路与方法,为复杂水环境调控系统的开发与集成提供了简单实用的集成模式。系统在北运河水系水环境管理中的应用结果表明:该系统方法实现了北运河的实时调控模拟,提高了区域水环境管理的智能化水平。研究成果对水环境实时调控与决策系统的建立及精细化管理具有重要的参考价值。     

流场动态可视化平台关键技术与应用

流场模拟是计算机仿真模拟的热点和难点,是展现水流动态变化过程、辅助寻求水流运动变化规律的重要手段。流场可视化技术的应用可以有效提高水流信息表达的直观性与综合性。本文以北江航道水流可视化为例,开发了浏览器/服务器结构的航道水流可视化平台,重点研究了平台中基于图像的流场可视化技术,采用渲染到纹理技术和通用图形处理器计算中的乒乓技术实现了流场可视化的融合,采用基于视点动态渲染的方式有效解决了水流细节层次的表现问题。在北江航道水流可视化应用中流场动态显示效果流畅,运行帧率达60帧左右。该流场可视化实现方法可以为网页端流场可视化实现与应用提供参考。     

都江堰的防洪安全与预警研究

都江堰枢纽区的防洪体系还不完善，白沙河的洪水未能得到控制，紫坪铺水库建成后十年一遇的洪水仍可能对都江堰主体工程造成危害。本文提出在旧鱼嘴电站的土坝以上修建杨柳湖旁侧水库，以确保都江堰枢纽区水利工程和文物景观的安全。从工程安全、水环境安全和水资源安全的角度出发，对防洪预警系统的建设提出了初步设想。     

基于Terra Vista的流域地形三维建模方法

三维地形建模是实现流域仿真模拟的基础工作，快速智能地生成三维地形则是地形建模的关键技术。本文结合都江堰流域地形模拟，基于Terra Vista软件进行了建模方法研究。将地形等高线资料、遥感影像资料和道路、水系、渠道、建筑物、植被等经过转换配准后，以地形DEM、遥感影像、矢量数据的形式集成于一体载入Terra Vista，统一生成了都江堰地形模型。文章阐述了地形生成的具体步骤，探讨了流域摸拟中天然河道和人工渠道的建模技术，为流域模拟仿真提供了快速智能的三维地形生成方案。     

都江堰反调节水库规划论证

受岷江上游干流水电站运行的影响 ,都江堰枢纽区来流的波动幅度大、次数多 ,难以满足都江堰灌区国民经济发展对水资源的需要 ,因而有必要在都江堰河段修建反调节水库。推荐在岷江干流距都江堰鱼嘴约 2 0 0 0m的位置修复元代鱼嘴和借鉴灵渠的布局修建橡胶坝 ;利用旧鱼嘴电站的土坝和闲置土地建成杨柳湖水库。这将改善都江堰枢纽区的景观 ,亦有利于保护世界文化遗产。     

都江堰防洪方略探讨

首先分析了都江堰洪水的特征和洪水的危害，提出了利用旧鱼嘴电站的土坝和以上的废弃土地修建杨柳湖旁侧水库，沿白马堰流道经土坝泄洪闸、沙黑总河、小罗堰冲沙渠排泄洪水，将有效地保证都江堰枢纽区水利工程和文物景观的安全。     

基于粒子系统的流场实时模拟

数学模型计算结果的显示大多以后处理的形式出现，存在显示时间滞后、存储数据量大、无交互性等方面的不足．应用计算机图形学中的粒子系统来模拟流场，通过分析粒子的存储结构和出生、发展、消亡的生命历程对流场模拟的实时性和模拟效果的影响，从显示方面提高了系统运行的实时性与真实性；采用调整显示时间的方式实现计算和显示时间同步及数据的实时传输，开发了集实时计算和显示于一体的流场模拟系统。     

三维虚拟仿真研究框架

仿真平台建立的目标是为了更加方便快捷地管理事务,得到科学的结论,包括各类信息的统计分析和各种规律的模拟计算,最终做出合理的决策,例如通航管理、防洪决策等.主要探索构建三维仿真平台的总体框架,并对平台所涉及的各项关键技术进行了研究.     

基于Cesium的WebGIS流域虚拟场景搭建

为了在Web端更直观展示三维数字流域可视化信息,结合广泛运用于实际工程项目的倾斜摄影技术、BIM模型、WebGL可视化等前沿热点技术,介绍了基于地图引擎Cesium搭建流域虚拟可视化场景环境的方法。Cesium是一个基于WebGL的开源三维地图引擎,它解决了传统插件式Web三维虚拟场景兼容性差的问题,实现跨平台三维流域信息Web端流畅加载。采用Java Script与WebGL为开发语言,基于B/S架构,采用缓存下载、切片技术实现地形与影像的集成加载;采用3DMAX、Revit、Super Map iDesktop等工具实现倾斜摄影模型与精细模型的转换与集成加载;采用nginx反向代理,Ajax异步调用技术实现水情信息的集成可视化;最后达到了流域多种信息集成显示的效果,对基于Web的流域仿真具有较好的参考价值。为流域模拟仿真WebGIS平台探索了快速智能的搭建方案。     

南水北调中线工程典型渠段一维水动力水质模拟与预测

为了研究南水北调中线工程复杂水工建筑物影响下的水流特性以及对污染物在渠道内输移、衰减过程的影响,保证输水过程中的水质安全,分析了突发性污染事故潜在污染源特征,构建了南水北调中线工程典型输水渠段的一维水动力水质模型,模拟倒虹吸、节制闸、涵洞、隧洞、渡槽、公路桥 6 种水工建筑物影响下输水渠道内的水流特性,采用七里庄断面实测水位、流量、水质( 总磷、氨 氮) 数据对模型进行了校核与证; 并运用该模型预测店北公路桥突发水污染事故时,3 种输水流量、 3 种负荷、3 种污染物泄露至渠道后污染物沿程分布规律。结果表明: 该模型能有效模拟复杂水工建筑物下的水动力和污染物输移特性,下车亭分水口处污染物浓度超标与否受输水流量和污染负荷共同影响。针对分水口处水质指标浓度变化,提出合理、有效分水和退水方式,为保障南水北调中线工程输水水质安全提供参考。