畢業(yè)論文-基于似三棱柱的三維水文地質(zhì)體建模技術(shù)研究-資料下載頁
2025-01-12 12:08本頁面
【正文】 )T βt = (β0t,β1t,…βnt)T Cs = (Cs0,Cs1,…Csm)T rx = (r0(x),r1(x),…rm(x))T 第四步：建立方程組 Φβt = lt 解出 Cij 的值，從而確定差值曲面 U(x,y)， 求解完畢。根據(jù)該插值函數(shù)。計(jì)算各二次加密點(diǎn)的值 。 二次加密點(diǎn)的生成 對于規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)額進(jìn)一步與加密，即“二次加密”，應(yīng)盡可能均勻全面地分布在整個區(qū)域中。除了要求要有足夠的密度以保證三維地質(zhì)模型的光滑性外，還應(yīng)考慮到后續(xù)工作中地下水流場模型的驗(yàn)證與校核工作，因此二次加密點(diǎn)應(yīng)遵循如下原則生成： （ 1） 首先 應(yīng)包含地下水水位監(jiān)測井采樣數(shù)據(jù)、地下水開采井采樣數(shù)據(jù)。 （ 2） 應(yīng)對格網(wǎng)進(jìn)行適當(dāng)加密， 在每個格 網(wǎng)內(nèi)部，延 X 和 Y 方向均勻地劃分二級加密點(diǎn)。最終形成經(jīng)過二次加密后的離散采樣點(diǎn)集合。 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 14 對每一層含水層分界面重復(fù)上述插值操作， 記錄每個采樣點(diǎn)所屬的分層界面，最終得到所有分層界面離散采樣點(diǎn)的集合，通過調(diào)用三角網(wǎng)生成算法，重新生成各含水層分界面 TIN 三角網(wǎng)。該三角網(wǎng)即為平滑連續(xù)的分層界面模型。 6 基于似三棱柱體的三維地質(zhì)體模型構(gòu)建 方法 似三棱柱體建模是以已經(jīng)生成好的各層 TIN 三角網(wǎng)為基礎(chǔ)，在相鄰的分層面之間構(gòu)建一系列的似三棱柱單元。由于本文將鉆孔數(shù)據(jù)近似成為了豎直的圓柱體，因此似三棱柱的形態(tài)僅包括如圖 所示的三種類型。 、圖 基于豎直鉆孔的似三棱柱的三種類型 對于上圖中的幾種類型三棱柱，為了統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，均視作由六個頂點(diǎn) p0，p1,p2,p3,p4,p5 組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其中 p0,p1,p2 構(gòu)成 下 三角形， p3,p4,p5 構(gòu)成 上三角形。三角形頂點(diǎn)排列方向應(yīng)一致。本文均已順時針排列。如圖 所示 。 圖 似三棱柱單元 組成結(jié)構(gòu) 為了便于繪制，首先設(shè)計(jì)似三棱柱單元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 15 Class CPrism { Int id //三棱柱索引號 int p0,p1,p2。 //上三角形頂點(diǎn)索引 int p3,p4,p5。 //下三角形頂點(diǎn)索引 int category。 //三棱柱所屬含水層編碼 } 每一個含水層，即是由一系列這樣的三棱柱對象組成。一個含水層對象，可以 用 一個以三棱柱對象為元素的動態(tài)數(shù)組對象 來表示 。 似三棱柱的生成過程，是把每個三角形的三個頂點(diǎn)所屬分層界面種類進(jìn)行比較，并按照一定的規(guī)則向下擴(kuò)展而形成的。地層編碼已經(jīng)設(shè)計(jì)成為了自上往下順序排列。建模的主要過程如下： （ 1） 由于不同層加密離散點(diǎn)在平面位置上是相同的，因此可以根據(jù)每一層具有相同平面位置屬性的加密點(diǎn)序列，生成一個具有鉆孔數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) CBore 的虛擬鉆孔。經(jīng)過該步驟操作之后，整個區(qū)域密集均勻分布著很多虛擬鉆孔。 （ 2） 生成第 li(i==0)層 含水層： 獲取第一層地層分界面三角網(wǎng)，對于每一個小三角形單元 ，向下尋找地層層底深度。尋找算法如下 a） 設(shè)置當(dāng)前搜尋地層編碼 int p，如果 p ()。表示搜尋的地層編碼已經(jīng)超出該虛擬鉆孔所包含的的地層數(shù)，那么此時只需將地層層底深度設(shè)置為頂層深度 減去 數(shù)組中的最后一個元素即可 。 b） 如果 p= ()；那么判斷當(dāng)前地層編號 li 與當(dāng)前搜尋的地層種類編號的關(guān)系。即比較 li 與 [p]。 c） 如果 li [p] , 那么將鉆孔地層深度數(shù)組中最后一個層底深度作為該含水層層底深度。 d） 如果 li [p]。 層底深度 z = 層頂深度 [p 1]； e） 如果 li == [p]。z = 層頂深度 [p ]；p++。 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 16 （ 3） 重復(fù)（ 2）的 a） ~ b）過程，建立起每一個含水層不同三棱柱所對應(yīng)的頂?shù)装咫x散點(diǎn)索引； （ 4） 根據(jù)建立好的索引，對于每一個含水層的每一個三角形單元，依次 創(chuàng)建對應(yīng)的 似三棱柱單元 對象。創(chuàng)建完畢后推入含水層三棱柱動態(tài)數(shù)組中。 （ 5） 重復(fù)（ 4），建立起所有的含水層的三棱柱序列，形成數(shù)據(jù)文件，導(dǎo)入到VTK 可視化管線中渲染顯示。如圖 、 所示。 圖 水文地質(zhì)體 線框 模型 圖 6. 4 水文地質(zhì)體 實(shí)體 模型 基于似三棱柱體的三維水文地質(zhì)體建模研究 17 7 結(jié)論與展望 基于似三棱柱的三維地質(zhì)體建模近年來發(fā)展較為成熟。實(shí)踐證明似三棱柱 在實(shí)際建模中可以滿足大多數(shù)的建模要求。本文已有研究成果的基礎(chǔ)上，提出了一種構(gòu)建具有較優(yōu)的平滑性和模擬效果的三維水文地質(zhì)體模型的技術(shù)路線。即：根據(jù)原始水文地質(zhì)鉆孔采樣數(shù)據(jù)，首先根據(jù)三角網(wǎng)生成算法計(jì)算出初始三角網(wǎng)經(jīng)過線性插值運(yùn)算、 B 樣條函數(shù)插值運(yùn)算兩次插值，對原始不均勻分布較為稀疏的鉆孔點(diǎn)，進(jìn)行“二次加密”，最終形成較為密集且分布均勻的加密鉆孔；之后在該加密后的鉆孔采樣點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于不同含水層的三棱柱擴(kuò)展算法，并根據(jù)該算法開發(fā)了三維水文地質(zhì)體建模原型系統(tǒng)。 結(jié)果證明，用雙三次等距 B 樣條函數(shù)來加密格網(wǎng) 點(diǎn)數(shù)據(jù)，獲得的二階平滑的曲面，可以滿足模擬效果與精度的要求，是一種可行的模型構(gòu)建算法。本文提出的基于不同含水層的似三棱柱擴(kuò)展生成算法，得到了較為理想的效果。本文的研究成果，主要是針對孔隙地下水流場模擬進(jìn)行的。因此接下來要面對的問題就是：如何將以構(gòu)建好的三維水文地質(zhì)體模型與三維孔隙地下水流模型（又稱“地下水有限元模型”）結(jié)合，并結(jié)合土層壓縮模型最終構(gòu)建出三維水文地質(zhì)體與地下水三維流場有機(jī)耦合的動態(tài)模型 。主 要解決的問題包括：水流場模型計(jì)算參數(shù)的提取，地下水有限元模型參數(shù)的率定、參數(shù)分區(qū)的劃分、參數(shù)賦值、水流場可 視化等。 由于水文地質(zhì)圖很少存在地層相交的情況，因此本文沒有考慮到特殊地層相交的情況，而在工程地質(zhì)模型構(gòu)建中，這一情況確實(shí)普遍存在的。另外，對于含水層尖滅 的分類與處理方面，并沒有提出一個較為可行與普適的技術(shù)路線 ， 對于整體的模擬效果 有一定的影響 。
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