MIKE BASIN支持下的流域水文建模与水资源管理分析——以西藏达孜县为例

基于ArcView GIS平台,利用流域水资源规划管理软件工具MIKE BASIN,以西藏达孜县为试验区,采用50×50m格网DEM数据,开展拉萨河流域内的地表水的产汇计算,并进行流域水资源合理配置研究。本文建立了流域供需水的空间分析网络,对各汇流区进行流域模拟分析,研究结果以直观的专题图表显示,为本区的流域水资源管理提供了可视化的研究框架。

基于GIS水文建模的易涝区识别优化方法

针对我国洪涝模拟数据较为缺乏的现状,提出一种GIS (地理信息系统)水文建模用于易涝区识别的优化方法。采用GIS空域建模、水文分析及TWI (地形湿度指数)提取技术,获取城市低洼区域、蓄水空间、径流通路等特征信息;构建空域面积、汇流累积量、TWI值和融合距离的阈值组合,对空域、水网和TWI进行筛选、融合;借助实例分析,通过与传统空域提取法和TWI提取法进行对比,验证提出优化方法的合理性。结果显示,提出的方法既能够有效识别更多关键易涝区,且能够实现易涝区的扩展分析,可为大尺度洪涝规划及应急管理提供支持。

基于GIS水文建模的水资源污染应急监测方法

水资源污染应急监测存在监测精度低、监测时效性差的问题,导致无法实现对突发性污染问题的及时感知,因此研究了基于GIS水文建模的水资源污染应急监测方法。采用MySQL关系数据库,将空间数据以离散数据或集成数据的方式存储在关系数据库中;引入GIS水文建模,定位水资源具体污染和污染源位置,结合动态数据和扩散约束条件,分析应急监测水污染扩散情况。实验结果表明,设计的监测方法与基于分布式水文模型的监测方法相比,最大误差仅为0.04mg/L,平均响应时间均在40ms以下,此监测方法有效降低了监测误差和响应时间,在实际应用中具有更高的利用价值。

密怀顺水源地工程地质与水文地质EVS建模研究

密怀顺水源地为北京地下水资源开采区中较为重要的一部分,位于潮白河冲洪积扇的上部,其为独立的水文地质单元,含水层是单一卵砾石,地下水主要为单一潜水层。近些年来,密怀顺水源地区域通过南水北调生态回补、减少地下水开采量等手段,涵养水源地,使地下水水位急剧回升。通过收集该区域深井钻孔卡片和浅层地下水位监测孔为地层依据,运用EVS软件建立区域工程地质与水文地质模型,将得到的三维工程地质剖面、水文地质剖面与二维工程地质剖面、水文地质剖面相结合,分析研究区地层结构与含水层的分布特征,为建筑抗浮设计水位的取值、深基坑工程降水、回灌等工程建设活动影响研究提供依据。

基于GIS的栅格水文建模法快速评估内涝风险

针对我国内涝风险数据资料普遍缺乏的特点,介绍了一种借助GIS地理信息分析技术,采用栅格结构和矢量化数据,基于地表水文建模的评估方法。该法利用城市数字高程模型,提取流域水文特征,模拟地表水文过程,并结合数字用地信息,对城市内涝进行快速的近似分析,划分内涝治理的优先级,用于内涝治理的前期风险预览和规划。此外,这种方法可以用于城市社区内涝监测预警体系的快速分析,确定潜在的易涝区域和危险径流通路,为灾害的预警、预报提供了科技支撑。

华北平原三维水文地质建模及其可视化研究

通过对华北平原地质及水文地质条件、可供三维建模的信息进行分析后,提出一种基于剖面数据的多源信息建模方法,以此来建立华北平原三维水文地质模型。该方法不但为水文地质行业的三维建模提供了参考,也为区域性、地质状况复杂、钻孔资料欠缺地区的三维地质建模提供了借鉴。实践证明该方法是可行的。

基于Open CASCADE和普通克里金插值的透明矿井水文地质建模软件开发

将三维开源几何内核Open CASCADE和基于地质统计学的普通克里金(Ordinary Kriging)插值算法从底层相结合,设计了在CAD几何操作核心之上加入地质统计学插值算法的三维水文地质建模软件开发架构。利用Open CASCADE的三维图形渲染、可视化交互、编辑等功能和普通克里金的地质统计学插值功能,以Visual Studio为开发工具,以C++和Python为开发语言,SQLite作为地质数据库设计并开发了Hydrogeo3D矿井水文地质建模软件,从而实现了建模过程局部细节可编辑的功能。

武汉市三维水文地质建模要点研究

在全面分析武汉市水文地质条件的基础上,主要运用GMS地下水数值模拟软件,采用有限差分方法,解决了合理划分地下水含水层,选取适当的模型边界条件,准确模拟开采井,确定初始水头的分布,概化水流模型等三维水文地质建模要点,以求建立精确的三维水文地质模型,反映武汉市地下水动态变化特征。

三维水文地质结构建模标准化方法的应用——以河北省冀东平原为例

随着三维水文地质模型构建工作的进一步发展,对建模剖面、钻孔数据处理的技术理论的需求尤为迫切、严格。本次通过对河北省冀东平原三维水文地质建模中剖面、钻孔数据进行研究,制定了一套适用于三维水文地质结构建模的标准化方法。钻孔数据标准化方法提高了钻孔数据处理及建模的工作效率,为三维建模前期工作及研究提供了重要的理论基础。

地下水数值模拟与可视化建模系统框架研究

针对现有孔隙地下水有限元数值模拟在三维可视化与空间分析等方面存在的不足,以有限元数值计算方法和3D GIS平台为基础,结合GIS空间分析算法和计算机图形学理论,提出了孔隙地下水有限元分析过程的概念模型的构建、含水层介质的空间离散、水文地质参数提取与赋值等关键步骤,给出了孔隙地下水有限元数值模拟过程在3D GIS下的实现方法和技术框架。该技术框架旨在简化有限元分析流程、优化模型计算效率、实现地下水有限元数值模拟过程及计算结果的三维可视化。结果表明:基于3D GIS构建的三维水文地质模型,可充分反映地下水系统在3D空间上的分布特征,形成合理的水文地质概念模型,所提出的自适应格网动态生成机制,能够有效改进有限元数值模拟精度和效率。

流域水系自动提取的方法和应用

讨论由栅格数字高程模型(DEM)自动提取流域水系的原理和方法,并以西苕溪中上游流域为研究区进行了河网生成实验. 研究表明:在山地丘陵区和平均地形坡度不小于3°的区域,所生成河网具有很高的可靠性. 为了解决在平均地形坡度小于3°的平坦区域河网生成中产生的虚拟河网与自然水系偏差较大的问题,提出了利用主干河道和平原水系数字化作为约束条件的生成河网的方法,取得了与实际情况比较接近的结果,从而使水文要素的模拟更具有实际意义.

基于DEM的陕北黄土高原石马川山体起伏度分析

数字高程模型(DEM)数据主要描述了流域的地形,能够很好地提取流域及地形起伏信息。使用反地形分析方法,主要运用ArcGIS中的Spatial Analyst工具中的Hydrology来进行反地形的水流方向、汇流累积量、地形起伏度提取等操作,以陕西省榆林市石马川为研究区域进行实验,分析了区域山体起伏度,发现汇流阈值为350-500区间,对应0.31km2-0.45km2范围,得到的山体起伏度100-350m之间,较为符合石马川流域地形特征。

GMS在矿井涌水量预测中的应用

应用三维有限差分数值计算软件GMS,利用其特有的三维地层创建模块和渗流计算模块,以陕北地区某矿为例,在矿区水文地质分析的基础上,建立矿区三维水文地质模型,预测了该矿某采煤工作面的涌水量变化规律,为矿井开采方案设计、保证安全开采提供了理论参考。

3D GIS下地下水流有限元数值模拟方法与应用

目前缺乏针对较强空间特性水文地质计算参数的高效采集方法与管理机制,而且现有孔隙地下水流有限元数值模拟在三维可视化与空间分析等方面仍存在很多不足。因此,本文以有限元数值计算方法和三维地理信息平台为基础,结合GIS空间分析算法和计算机图形学理论,针对孔隙承压地下水有限元分析过程的关键步骤(概念模型构建、空间离散、水文地质参数提取与赋值等),提出了孔隙地下水有限元数值模拟过程在3D GIS下的实现方法和技术框架。基于水文地质钻孔数据和GTP(Generalized Tri-Prism)空间数据模型,以盐城市滨海平原水文地质区为研究区域,实现了地下水系统空间结构特征的三维表达,同时与地下水流有限元数值模型相耦合,提出了3D GIS模型与地下水非稳定流有限元数值模型耦合的核心处理算法,并在此基础上开发了3D GIS地下水流数值模拟系统。应用实例表明,该技术框架可有效简化有限元分析流程、优化模型计算效率、实现地下水有限元数值模拟过程及计算结果的三维可视化。