虚拟现实技术在非恒定流实时仿真中的应用(英文)

为实时显示河道流场的动态变化过程,将虚拟现实技术应用于非恒定流的实时仿真模拟,开发了基于虚拟现实技术的流场动态可视化系统.采用虚拟现实技术在计算机中构建真实的三维地形地物,进行交互漫游;河道流场状态由二维水动力学模型提供;基于粒子系统思想,采用运动的矢量箭头模拟动态流场,并将该流场集成于三维场景中,实现了虚拟现实与科学可视化的有机结合.为解决三维虚拟仿真与数值计算数据量和计算量都很庞大的问题,采用基于网络的并行算法,使数值计算与三维显示在不同的PC上进行,计算结果通过网络传输进行交互,同时采用插值处理的方法解决计算速度与显示频率不协调的问题.系统用来模拟三峡工程与葛洲坝工程当前流量状态下整个流场的动态变化,具备直观性、实时性和科学性,是流场实时模拟显示的解决方案之一.     

三峡及上游梯级水库群特大洪水防洪能力研究

三峡上游大规模梯级水库群的建成,极大地改变了三峡水库入库洪水的原始形态,使得三峡水库实际运行时的来水情况与最初设计时发生了很大变化,对下游荆江地区的防洪风险造成了显著的影响.本文通过建立三峡水库入库洪水随机模型和动库容调洪模型,结合三峡水库对城陵矶地区进行防洪补偿的调度规则,从入库洪水形态、调洪计算模型、防洪调度规程三个方面探究在三峡水库与上游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级水库群联合调度下荆江地区的防洪安全.结果表明,仅三峡水库单独拦蓄千年一遇入库洪水,所能控制的最大下泄流量为70160～81160 m³/s,荆江地区的分蓄洪量为72.95～102.08亿立方米,大于荆江地区72.76亿立方米的蓄洪容积,难以保证完全分洪.为避免启用荆江分蓄洪区造成的巨大损失,在不同入库洪水形态和对城陵矶地区进行防洪补偿的调度规则下,三峡上游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级水库群需要预留的最小拦蓄库容为72.11～94.74亿立方米.研究成果可以为长江上游梯级水库群联合防洪调度提供参考.     

长江四大家鱼产卵场栖息地适宜度模拟

在四大家鱼栖息地适宜度方程的基础上,结合一维水动力学模型,建立四大家鱼栖息地适宜度模型,模拟和预测不同河流水文情景下,家鱼产卵场的适宜程度.耦合描述四大家鱼对栖息地选择特性的适宜度方程和一维分汇流数学模型,建立了四大家鱼栖息地适宜度模型.利用实测资料对模型进行了验证,结果表明模型合理,能够用来模拟和预测不同水文条件下家鱼的栖息地适宜度.模型对宜昌至城陵矶河段不同水文条件作用下四大家鱼产卵场的栖息地适合程度进行了预测,计算结果对维持稳定的家鱼产卵场的水利工程优化调度有一定的参考价值.     

栖息地适合度模型在中华鲟产卵场适合度中的应用

栖息地适合度模型用来计算生态环境条件对某一特定物种栖息的适合程度.葛洲坝和三峡工程对水生生物的栖息地造成了一定影响,中华鲟栖息地严重萎缩.该文应用二维k-ε紊流数学模型和栖息地适合度方程,建立了宜昌河段中华鲟产卵场栖息地适合度评价模型,探讨了主要生态因素对长江中华鲟生存、繁殖的影响.模型用实测的水流及采卵量(CPUEd)数据进行了验证.根据宜昌河段水流条件与中华鲟产卵场适合度的计算分析得出,满足中华鲟产卵需要的水流条件能够给中华鲟提供良好的产卵场,产卵场适合度随水流条件的恶化而下降.     

World Wind在汶川地震应急系统中的应用研究

采用三维地理信息系统World Wind对汶川地震灾区应急系统建设进行了研究。通过对World Wind中地形影像资料调度模式、实时渲染流程、地名标注和救灾路径添加等方法的研究,显示了地震灾区三维地理状况,为救援进展提供了直观的环境展示。通过对唐家山DEM数据的测算,得出堰塞湖的水位库容曲线和淹没面曲线,在World Wind中对淹没情况进行了模拟显示。研究成果在地震应急救援上得到了一定的应用。     

长江四大家鱼产卵场的栖息地适宜度模型方程

青鱼、草鱼、鲢、鳙统称为四大家鱼,长江中游河段是其最主要的产卵场.近年来,水利工程的建设和运行,对四大家鱼产卵场的范围和质量造成一定的影响.产卵场的恶化主要影响家鱼的繁殖,通过分析四大家鱼的繁殖特性,识别出影响家鱼产卵和孵化的关键生态因子,并建立了各生态因子的适宜度曲线.建立四大家鱼栖息地适宜度方程,对家鱼产卵场进行综合影响评价.用实测资料对方程进行验证,结果表明方程能较合理地描述四大家鱼栖息地的适合程度.     

水生生物栖息地模拟方法及模型综述

水生生物栖息地模拟模型是用来描述某一环境对某一特定物种或群落栖息的适宜程度,通过结合物理生境因子时空分布模拟模型和栖息地适宜度评价指标体系,对主要影响特定物种或种群生存、繁殖的栖息环境进行综合影响评价.本文基于栖息地模型发展的历史,总结了水生生物栖息地模型的架构及构建步骤,系统梳理了国内外具有代表性的水生生物栖息地模拟方法及应用情况,并详细阐述了应用较多的几种生境适宜度评价方法,综合分析了栖息地模拟模型的优点和不足,并提出了水生生物栖息地模型未来的发展趋势.     

流域三维虚拟环境建模方法研究

三维虚拟环境建模是实现流域三维仿真模拟的关键环节,建模方式的合适与否将直接影响仿真模拟的效果.结合都江堰工程区域建模研究了流域虚拟环境重点实体和普通环境实体的建模方法与流程,重点实体建模以基于几何的建模方法为主,采用纹理映射技术和细节层次技术解决模型建模量与渲染量之间的矛盾.普通环境实体建模以基于纹理图像的建模方法为主,结合模型实例化技术解决建模量与内存占用问题.为优化场景建模,提出了模型结构调整的基本原则,讨论了基于外部参考的模型场景存储方式的优缺点.