【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及地質災害模擬，特別是一種基于sph固液混合流模型的多孔過濾網格泥石流孔隙水壓力耗散作用模擬方法。
技術介紹
1、光滑粒子流體動力學方法作為一種前沿的無網格數值模擬技術，已經在泥石流等地質災害的分析與模擬中顯示出其廣泛的應用價值。鑒于這些災害往往由突發的強降雨引起，且水是推動泥石流遠距離運動的主要動力，因此，如何有效排水以降低泥石流的流動性和破壞力，是一個亟待解決的問題。目前，多數泥石流災害防治措施在阻滯效果上并不理想。多孔過濾網格作為一種新型的防范手段，利用其獨特的結構設計來實現對泥石流中水分的排出，以此降低泥石流的流動速度。然而，現有的數值模擬方法難以準確描繪泥石流運動中孔隙水壓力的變化。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種基于sph固液混合流模型的多孔過濾網格泥石流孔隙水壓力耗散作用模擬方法，顯著增強了泥石流防治工程的效果，并為降低災害風險和損失提供了關鍵技術支持。
2、為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種基于sph固液混合流模型的多孔過濾網格泥石流孔隙水壓力耗散作用模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：
3、步驟1：根據泥石流地質勘查報告讀取災害區域基本地形坐標，構建區域節點空間信息數組；同時，基于物源區觸發泥石流災害的規模創建sph粒子；
4、步驟2：根據步驟1讀取的節點空間信息數組，結合網格間距計算地形網格中的索引；利用所述索引，確定四個最近的地形點，并應用雙線性插值公式計算目標點的高程，以
5、步驟3：歷遍地形區域中的所有網格節點，根據各網格節點的基底類型和高程條件，判斷其是否屬于多孔過濾網格控制區域；一旦確定某個點屬于控制區域，立即停止對該點的循環處理，并將該點的索引記錄在多孔過濾網格控制區域的列表中；
6、步驟4：初始化所需的計算變量和內存空間；根據步驟3中判定的結果，對于屬于多孔過濾網格控制區域的節點，選擇并應用相應的邊界條件，結合擴散和固結方程，計算并模擬在該區域流通時泥石流的超孔隙水壓力變化情況，推算多孔過濾網格對泥石流運動過程中總孔隙水壓力的耗散作用。
7、2.根據權利1所述的一種基于sph固液混合流模型的多孔過濾網格泥石流孔隙水壓力耗散作用模擬方法，其特征在于，步驟1中區域節點空間信息數組topol(n,?:)根據第一維中不同的索引，調取其中儲存的不同地形空間信息，特別的：
8、1)?topol(1,?ipoin):?topol的第一維索引為1時，存儲的是每個網格點的地形高程值z(ipoin)；
9、2)?topol(2,?ipoin)和topol(3,?ipoin):?當if_gradient標志為真時，代碼計算x方向和y方向的地形梯度，分別存儲在zpx和zpy中；即topol的第二維度和第三維度存儲每個網格點的x方向和y方向的導數。
10、3.根據權利1所述的一種基于sph固液混合流模型的多孔過濾網格泥石流孔隙水壓力耗散作用模擬方法，其特征在于，步驟2包含以下步驟：
11、步驟21:根據各節點二維坐標xx、yy結合x方向上的網格間距 deltxg、y方向上的網格間距 deltyg計算網格元素索引 ipoig：
12、（1）
13、式中， ipoigx、ipoigy分別為x、y方向上的網格元素索引， npoigx為x方向上網格節點數量， x min g和 y min g分別為x、y方向上網格二維坐標最小值；
14、步驟22:基于網格元素索引 ipoig，確定最接近研究節點的四個網格節點n1、n2、n3、n4：
15、???（2）
16、步驟23:調用topol(1,ipoin)和網格元素索引 ipoigx與 ipoigy，確定節點參考坐標 x ref和 y ref，并分析網格插值權重 xi和 η：
17、??（3）
18、步驟24:利用形狀函數 sh_func和節點空間信息數據topol(1,?:)，通過雙線性插值計算高程 zp：
19、???（4）
20、其中， topol(1,n1)、topol(1,n2)、topol(1,n3)、topol(1,n4)分別為四個網格節點n1、n2、n3、n4所對應的節點空間信息數據； sh_func(1)、sh_func(2)、sh_func(3)、sh_ func(4)則分別對應四個網格節點基于雙線性插值的形狀函數。
21、在一較佳的實施例中，步驟3包含以下步驟：
22、步驟31:歷遍地形網格所有節點，記錄其區域幾何類型typ_geom；根據對應的幾何類型，作出下述假設：
23、假設a：當typ_geom=1時，檢查點是否在z軸的一定范圍內；
24、假設b：當typ_geom=2時，檢查點是否在矩形區域內；
25、假設c：當typ_geom=3時，檢查點是否在傾斜矩形區域內；
26、步驟32:根據幾何類型typ_geom選擇判斷邏輯，篩選各點的歸屬，其中：
27、參照假設a，讀取該區域地形坐標z軸方向上的最大值zmax與最小值zmin，當點的z坐標判定在[zmin,?zmax]之間，則該點歸屬于此區域；
28、參照假設b，讀取該區域左下、右上兩端點的x、y坐標，記作(xsw,?ysw)、(xne,yne)；并連接兩點構建矩形的對角線，以此生成該矩形區域；當點x與y軸坐標分別落在范圍[xsw,xne]與[ysw,?yne]內，則該點歸屬于此區域；
29、參照假設c，讀取該區域左下、左上、右上、右下四個端點的x、y坐標，分別記作(xsw,ysw)、(xnw,?ynw)、(xne,?yne)，(xse,?yse)，依次連接這四個端點圍成一個傾斜矩形，若點落在這個傾斜矩形中，則該點歸屬于此區域；
30、而當某點不屬于當前判定區域內時，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于SPH固液混合流模型的多孔過濾網格泥石流孔隙水壓力耗散作用模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于SPH固液混合流模型的多孔過濾網格泥石流孔隙水壓力耗散作用模擬方法，其特征在于，步驟1中區域節點空間信息數組topol(n,?:)根據第一維中不同的索引，調取其中儲存的不同地形空間信息，特別的：
3.根據權利要求1所述的一種基于SPH固液混合流模型的多孔過濾網格泥石流孔隙水壓力耗散作用模擬方法，其特征在于，步驟2包含以下步驟：
4.根據權利要求1所述的一種基于SPH固液混合流模型的多孔過濾網格泥石流孔隙水壓力耗散作用模擬方法，其特征在于，步驟3包含以下步驟：
5.根據權利要求1所述的一種基于SPH固液混合流模型的多孔過濾網格泥石流孔隙水壓力耗散作用模擬方法，其特征在于，步驟4包含以下步驟：
【技術特征摘要】
1.一種基于sph固液混合流模型的多孔過濾網格泥石流孔隙水壓力耗散作用模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于sph固液混合流模型的多孔過濾網格泥石流孔隙水壓力耗散作用模擬方法，其特征在于，步驟1中區域節點空間信息數組topol(n,?:)根據第一維中不同的索引，調取其中儲存的不同地形空間信息，特別的：
3.根據權利要求1所述的一種基于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：林川，林彥喆，蘇燕，杜哲鎵，潘依琳，鄒云，魏旭琦，
申請(專利權)人：福州大學，
類型：發明
國別省市：
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