[發明專利]一種堰塞壩洪水漫頂潰壩過程仿真方法及仿真系統

有效

• 申請號: 202110266327.3
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113111489B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 趙天龍;付長靜;馬廷森;冼才麟;張川;岳亮
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔;馬健

1.一種堰塞壩洪水漫頂潰壩過程仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)獲取堰塞壩及堰塞湖信息數據；其中，所述信息數據包括堰塞壩及堰塞湖的地理空間信息數據、堰塞湖的庫水信息數據、堰塞壩壩體材料參數空間分布數據和計算時間變化率；

2)循環計算堰塞湖庫水水位，得到基于時間序列的堰塞湖庫面高程數據；

3)循環計算堰塞壩潰口流量，得到基于時間序列的堰塞壩潰口流量數據；

4)循環計算堰塞壩潰口尺寸，得到基于時間序列的堰塞壩潰口尺寸數據；其中，所述堰塞壩潰口尺寸數據包括潰口位置、潰口頂部寬度、潰口底部寬度、潰口兩側邊壁坡比和潰口底部高程；步驟4)具體包括以下步驟：

4.1)調取堰塞壩壩料空間信息數據和堰塞壩潰口信息；

4.2)讀入堰塞壩潰口流量數據和堰塞壩潰口尺寸數據；

4.3)基于堰塞壩壩料空間信息數據，生成堰塞壩壩料抗沖性能空間分布關系；其中，堰塞壩壩料抗沖性能空間分布關系為采用二次插值得到的堰塞壩壩料抗沖性能參數關于堰塞壩壩體空間位置連續的三元函數；所述堰塞壩壩料抗沖性能參數包括壩料起動系數和無因次啟動剪應力；

4.4)計算堰塞壩潰口壩料沖刷量；

4.5)計算堰塞壩潰口橫向展寬增量和堰塞壩潰口縱向下切增量；其中，所述堰塞壩潰口橫向展寬增量包括堰塞壩潰口頂部展寬增量和堰塞壩潰口底部展寬增量；

4.6)計算堰塞壩潰口尺寸；

4.7)判斷是否滿足堰塞湖庫面高程≤堰塞壩潰口底部高程；若是，則輸出基于時間序列的堰塞壩潰口尺寸數據；若否，則使用計算所得堰塞壩潰口尺寸，對堰塞壩潰口信息進行更新存儲；讀入計算時間變化率，根據當前堰塞壩潰口尺寸計算時刻，更新計算時間，重復步驟4.2)～4.6)，循環計算堰塞壩潰口尺寸；

5)對步驟2)、3)和4)所獲得的計算結果進行輸出；

6)對步驟5)輸出的數據結果進行解譯；

7)讀取堰塞壩及堰塞湖初始地理空間信息數據，結合步驟6)解譯的堰塞湖庫水水位、堰塞壩潰口流量和堰塞壩潰口尺寸，建立堰塞壩及堰塞湖三維時空數據模型；

8)基于步驟7)所得堰塞壩及堰塞湖三維時空數據模型，建立堰塞壩及堰塞湖三維時空實體模型，進行堰塞壩漫頂潰壩過程三維動態顯示。

2.根據權利要求1所述的一種堰塞壩洪水漫頂潰壩過程仿真方法，其特征在于：所述堰塞壩及堰塞湖的地理空間信息數據包括堰塞壩庫區及壩區的地形資料、堰塞壩庫區及壩區的航測影像資料、數字高程資料和堰塞壩壩體外形尺寸；所述堰塞壩壩體外形尺寸包括壩高、頂寬、上下游邊坡坡比、壩軸線長度和大壩順河向長度；

所述堰塞湖的庫水信息數據包括堰塞湖初始水面高程、堰塞湖任一水位及其所對應的庫容數據、堰塞湖入庫流量、堰塞壩潰口流量數據和堰塞湖庫容信息；

所述堰塞壩壩體材料參數空間分布數據包括堰塞壩壩體材料不同空間位置的級配、曼寧系數、孔隙率、比重、黏聚力、內摩擦角、壩料起動系數和無因次啟動剪應力。

3.根據權利要求1或2所述的一種堰塞壩洪水漫頂潰壩過程仿真方法，其特征在于，步驟2)具體包括以下步驟：

2.1)基于堰塞壩及堰塞湖信息數據，調取堰塞湖水面高程、堰塞湖入庫流量和堰塞壩潰口流量數據；

2.2)讀入初始堰塞湖庫面高程、基于時間序列的堰塞湖入庫流量數據和基于時間序列堰塞壩潰口流量數據；

2.3)根據入庫、出庫水量平衡，計算堰塞湖庫水水量；

2.4)讀入堰塞湖庫水高程-庫面面積數據；

2.5)生成堰塞湖庫容關系曲線；

2.6)基于堰塞湖庫水水量計算結果，根據堰塞湖庫容關系曲線，計算得出堰塞湖庫面高程；

2.7)判斷是否滿足堰塞湖庫面高程≤堰塞壩潰口底部高程；若是，則輸出基于時間序列的堰塞湖庫面高程數據；若否，則使用計算所得堰塞湖庫面高程數據，對堰塞湖水面高程數據進行更新存儲；讀入計算時間變化率，根據當前堰塞湖庫面高程計算時刻，更新計算時間，重復步驟2.3)～2.6)，循環計算堰塞湖庫面高程。