水利水电工程区域内的水域类型包括静止水域和流动水域两种。静止水域一般指湖泊、池塘、水库等,其水面是相对静止的,建模方法较简单,在3DS Max中,可以使用Create命令面板中的Geometry/Patch Grids来建立Quad Patch(四边形网格)或Tri Patch(三角形网格)平面作为静止水面模型,通过设置材质或借助Reactor动力学系统模拟水的波动。流动水域一般包括天然河道、溪流、溢洪道水流等,由于存在落差使水面不是一个平面,建模方法有两种:一是使用TIN三角网;二是拉伸水面线形成水面。使用TIN可以建立不规则区域的水面模型,适合天然河道水面的建模,建立步骤如下:
(1)在工程总布置图中提取河道水面边界线,作为TIN三角网的边界。
(2)根据水面边界线上的标注的控制点高程或地形等高线与水面边界线的交点的高程,将水面边界线转化为空间多段线。
(3)在水面边界线所围成的区域内,根据三维多段线上的点随机产生均匀插值点。
(4)根据上一步产生的离散点和水面边界线,利用带约束TIN三角网生成程序建立河道水面三维模型。(www.xing528.com)
拉伸水面线形成水面的方法适合于建立溢流坝的溢流面水面模型或溢洪道水面模型,例如,在模拟溢洪道泄水过程时,需要首先建立溢洪道泄槽段的水面模型,然后结合粒子系统来完成溢洪道水流沿泄槽流动、挑流、下落过程的模拟,请参见第七章相关内容。采用拉伸水面线法生成的水面一般要求水面形状较规则,不过可以在拉伸形成水面模型后进行编辑,使其符合实际水域形状。图6-4为拉伸水面线法建立溢洪道泄槽段水面模型的过程。
图6-4 拉伸水面线法生成水面模型的过程
(a)确定水面线;(b)拉伸水面线
需要说明的是,为了进行水库蓄水过程的模拟,需要将天然河道的水面范围进行适当的扩展来建立水面模型,通常采用的方法是先将水面边界线抬高到最大蓄水水位高程,然后以计算开挖线的方式确定最大蓄水水位高程对应的水面边界线,作为建立水面TIN模型的边界范围。另外,用TIN三角网法建立水面模型十分灵活,且适合任意复杂水域模型的建立,因此它可以作为水域建模的通用方法。在水域模型建立以后,需要对水的流动进行模拟,具体方法请参见第七章。
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