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《岩土力学》2017,(3)
为实现数值模拟获得的各种场数据与GIS空间信息的综合集成,有必要对GIS中融合有限元数值计算的方法开展研究。本文采用GRASS GIS、VTK等开源软件,通过Python语言建立了GIS与有限元模拟的复合系统开发框架,针对隧道开挖编写了3DGIS与有限元数值计算无缝耦合分析程序(3DPyGisTFEM)。给出了由中心线上多条轮廓线生成隧道模型的算法,提出了对各地层DEM与隧道模型进行剖切运算获得隧道开挖地质剖面的方法。引入Delaunay网格剖分算法,对GIS中TIN模型不断改良,获得了适合有限元模拟的地质剖面三角形网格。基于多个剖面计算结果,运用插值手段,形成研究区域场数据,结合GIS空间分析方法,对场数据分布规律进行综合分析,实现了GIS与有限元的无缝耦合。黄家寨隧道工程实例表明,相对坡度、隧道中心线缓冲区等因素,地表距隧道拱顶高差的空间分布特征与地表沉降规律相关性更强。 相似文献
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在充分了解国内外若干GIS在水文学及地下水文学中的应用实例的基础上,利用Mapinfo所提供的GIS工作平台,笔者开发研制了GIS与地下水流数值模拟耦合系统(GIS-FEM),成功地实现了GIS与地下水流数值模拟这两种技术方法的耦合.GIS-FEM系统弥补了以往GIS软件的水文专业分析功能较弱的缺陷,利用它可以很方便地进行水质等级模糊综合评价、绘制水样玫瑰花图、进行水化学资料的统计分析,而且其三角单元网格的自动剖分和对计算结果的多种图形化显示等功能大大降低了传统地下水流数值模拟的人工工作量、提高了数值模拟的模型识别功能. 相似文献
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层状岩体三维可视化构模与数值模拟的集成研究 总被引：9，自引：0，他引：9
由于数据结构的差异,用于岩土工程三维可视化的网格与用于数值模拟的计算网格之间存在本质差异,如何通过两种网格的共享实现三维地质模型与数值模拟之间的集成是岩土工程建模的重要内容。在对层状岩体三维可视化网格与数值模拟网格的特点进行剖析的基础上,提出了基于松散模式的三维规则格网与FLAC3D基本元素之间的转化方法,从理论上实现了“可视”与“可算”的结合。将其应用于我国某海底隧道的选线研究中,证明了该方法的合理性和有效性。 相似文献
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以陕西黄土丘陵地区为例,通过分析山顶点的形态特征,利用GIS软件平台,采用栅格数据的空间分析,窗口计算功能以及叠置分析提取规则格网DEM的山顶点。实验结果表明,通过设置不同的邻域分析窗口和高差阈值,两者在山顶点提取中呈自相关性,为规则格网DEM提取山顶点时受尺度阈值的影响供了研究基础。 相似文献
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CGE与GIS集成的中国城市增长情景模拟框架研究 总被引：2，自引：0，他引：2
建立机理和空间明确的城市模拟模型,对刻画我国城市未来情景、推演城市增长的环境影响、解释城市增长复杂性具有重要意义。现有的城市模拟模型偏重于对单个城市或城市区域进行模拟,大多缺乏可靠的经济学基础。通过有效集成CGE模型、GIS空间分析和格网动力学模型,采用多区域可计算一般均衡模型将分散的城市模拟模型连接成为相互作用的“城市模型体系”,提出一个经济机理和地理参考明确的、多维度、多尺度、可运行的中国城市未来模拟模型框架,阐述其假设、逻辑、主要内容与关键技术。 相似文献
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地下水数值模型与组件GIS集成研究 总被引：7，自引：2，他引：7
地理信息系(GIS)应用于地下水资源评价和管理，需要地下水模拟模型的支持，集成数值模型与GIS可以通过嵌入、松散连接和完全整合三种途径实现。采用组件和面向对象技术，开发了基于MapObjects GIS组件的地下水模拟系统。该系统在面向对象建模、模型前处理、参数设置、模型后处理等方面突破了传统建模方式，实现了GIS功能与地下水数值模型的完全整合。结果表明，集成系统极大地改进了模型输入和计算结果的分析处理能力。 相似文献
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基于坡地水文学、GIS空间分析原理、流域侵蚀地貌学等理论方法,对小流域坡长提取及不同坡长计算方法进行对比研究.并基于格网DEM分析目前国内外坡长的不同算法,来揭示坡长在小流域的空间分布规律. 相似文献
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由于Surpac软件本身功能的限制,基于Surpac块体模型的三维数值建模技术在处理复杂矿山地质形体时存在费时、繁琐等缺陷。通过沿用八叉树层层细分的基本思路,研究了多个地质形体的网格批量自动划分技术,针对现有计算机处理能力在解析精度与模型尺度方面存在的矛盾,借用多重网格法概念探讨了网格局部加密和多尺度划分问题。并应用VC++开发了三维数值网格划分自动化软件平台,使复杂矿山地质形体的计算网格划分更加便捷高效,为开挖力学状态数值分析的自动化提供有力支持。该系统在玲珑金矿原始地应力反演数值建模中得到了实际应用,结果表明,该方法是实际可行和有效的。 相似文献
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J. P. Narayan 《Journal of Earth System Science》2003,112(3):463-469
The effects of basin-edge and soil velocity on the ground motion characteristics have been simulated using 2.5D modeling.
One of the most significant advantages of the 2.5D simulation is that 3D radiation pattern can be generated in a 2D numerical
grid using double-couple shear dislocation source. Further, 2.5D numerical modeling avoids the extensive computational cost
of 3D modeling. The responses of basin-edge model using different soil velocities revealed that surface waves were generated
near the edge of the basin and propagated normal to the edge, towards the basin. Further, the results depict increase of amplification,
duration and surface wave generation with the decrease in soil velocity. 相似文献
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在基于波动方程的有限差分数值模拟中,会不可避免地出现数值频散（也称网格发散）问题。数值频散问题通常会给数值模拟的结果造成严重影响,因此在数值模拟中,应尽量设法消除这种现象。这里在前人的基础上,在基于各向同性介质的弹性波方程的数值模拟过程中,通过引入通量校正方法来解决数值频散问题。由数值模拟结果表明,该方法可以有效地消除数值频散现象,大大改善数值模拟的结果。 相似文献
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Richards方程在非饱和渗流模拟及其他相关领域应用广泛。在数值求解过程中,可以采用有限差分方法进行数值离散并迭代求解,为了获得较可靠的数值解,常规的均匀网格空间步长往往是较小的。在一些不利数值条件下,如入渗于干燥土壤,迭代计算费时甚至精度也不能得到很好改善。因此,文章提出Chebyshev空间网格改进方法,结合有限差分方法对Richards方程进行数值离散以获得线性方程组,并通过经典的Picard迭代方法进行迭代求解线性方程组以得到Richards方程的数值解。通过均质土和分层土2个不利情况下的非饱和渗流算例,又结合模型解析解和软件Hydrus-1D,对比研究了改进网格方法与均匀网格方法获得数值解的精度。结果表明,提出的Chebyshev网格方法相较于传统的均匀网格,可以在较少的节点数下获得较高的数值精度,又具有较小的计算开销,有较好的应用前景。 相似文献
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曲线坐标系下的完全匹配层吸收边界条件 总被引：1，自引：0，他引：1
在地震波数值模拟中,需要采用吸收边界条件以吸收人为边界反射。本文针对曲线坐标系下的二阶弹性波方程提出了一种完全匹配层(PML)吸收边界条件。与直角坐标系下的PML吸收边界条件类似,曲线坐标系下的PML吸收边界条件是一种在频率域中给出的人工边界条件,由相应的复坐标变换得到。在变换到时间域后,完全匹配层中将出现复杂的卷积运算。为了避免这些卷积运算,引入了4个中间变量。为了简化自由边界条件,采用正交贴体网格对起伏地表模型进行网格剖分。数值算例表明,该方法可以有效消除人为边界反射。 相似文献
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针对起伏地表条件下的地震波数值模拟问题,提出将起伏的地表映射到一个规则的长方形网格坐标系中,并在此基础上推导出变换域中的波动方程。根据导出来的波动方程应用有限余弦变换有限差分方法进行地震波场的数值模拟,以解决起伏地表条件下的数值模拟。 相似文献
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数值模拟是研究煤层气藏工程的一种常规方法,建立模型时人们常忽略垂向网格精细程度对模拟的影响,无法准确反映出垂向上流体流动规律、气水分异现象以及压降漏斗展布等,对模拟结果有很大影响。为了研究垂向网格划分精度对煤层气藏数值模拟过程的影响,采用不同模拟器对垂向网格的精细程度进行模拟计算,运用渗透率等效方法、局部网格加密方法和模拟器自带压裂方法模拟煤层压裂缝,总共模拟了3种方法15套方案。结果表明,垂向网格划分精度对煤层气生产影响较大,当网格步长达到1.5m时计算结果较为精确,可以满足模拟需求。网格数量及网格步长的合理划分,能够更好地呈现煤层中气水分异现象,有助于分析气水流动状态,便于历史拟合和产量预测。 相似文献
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在煤层气排采分析及数值模拟研究中,煤储层结构的三维建模是数值模拟和结果分析的起点,具有关键作用。三维长方体等传统网格,难以表达地层的起伏变化,角点网格具有表达起伏变化地层的优势。从煤层气动态可视化的角度出发,基于角点网格建立了煤储层三维地质模型。研究了角点网格模型的数据特点及生成角点网格的方法,采用C#编程语言并结合OpenGL图形接口,开发了煤储层三维可视化软件模型,利用该模型表达了山西省沁水盆地潘庄区块的煤储层地质构造。结果表明,角点网格适用于煤储层三维模型的构建,能较好的表达煤层的结构特征。 相似文献