深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法技术

本发明专利技术公开了深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法，本发明专利技术涉及深埋隧洞地下水渗流场监测技术领域，现提出如下方案，包括有如下的监测流程：S1：体系架构；S2：集成深埋隧洞地下水渗流场空间信息；S3：进行3D含水层模型移植以及重构；S4：地下水信息预处理设计；S5：分析空间数据；S6：虚拟现实与可视化设计。本发明专利技术中通过构建可视化的深埋隧洞地下水渗流场模型，通过建立直观的3D模型来监测深埋隧洞地下水渗流场，以此获得实时数据，能够对渗流场展开可视化模拟，充分提高地质数据信息表现力，为深入预测区域地下水演化趋势以及发展状况提供良好保障。展状况提供良好保障。展状况提供良好保障。

【技术实现步骤摘要】
深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法


[0001]本专利技术涉及深埋隧洞地下水渗流场监测
，具体涉及深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法。

技术介绍

[0002]渗流场作为地质体的赋存环境因素之一，影响地质体的变形破坏及工程地质稳定性。资料表明，90％以上的自然或人工滑坡与渗流场地下水活动有关：煤矿在竖井建设中，约60％的灾害与渗流场的滴水有关。渗流场既是地质体的赋存环境，又是地质体的组成成分。在力学作用上，渗流场中地下水的多少，既可以使地质体的稳定状态发生变化，同时又是其地应力的组成成分。渗流场中地下水的补给、径流、排泄特点是地质体的动态水文地质边界条件，地下水的化学性质决定了地质体的化学成分变化。因此，渗流场也是地质体演化的重要影响因素。
[0003]作为地应力的一部分，渗流场中地下水状况直接与地质体内部的地应力分布相联系。例如，潜水状态下，地下水减小了地质体内的自重应力；在暴雨情况下，渗入地质体内的地下水来不及排出，导致地质体内孔隙水压力(土体)或裂隙水压力(岩体)急剧增大，地质体内部结构之间的有效应力急剧降低，从而引起地质体变形或破坏，如滑坡；承压水状态下，过量抽取地下水，增大了地质体内部结构之间的有效应力，引起结构骨架压缩，宏观上表现为地质体变形，引起地面沉降。因而对于深埋隧洞地下水渗流场监测的工作是地质领域工作中很重要的一部分，结合现有深埋隧洞地下水渗流场监测过程中无法做到全方位、深入彻底地监测这一缺点，现提出深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法。
专利技术内容
[0004]针对上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题在于提供深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法，包括有如下的监测流程：
[0005]S1：体系架构；
[0006]S2：集成深埋隧洞地下水渗流场空间信息；
[0007]S3：进行3D含水层模型移植以及重构；
[0008]S4：地下水信息预处理设计；
[0009]S5：分析空间数据；
[0010]S6：虚拟现实与可视化设计。
[0011]在上述深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法的技术方案中，优选地，所述步骤S1中的体系架构是基于已构建系统结构与相关模块关系，选择有限元数值法，结合可视化环境，在非均质、边界条件以及异性分区方面可视化模拟地下水3D数据场；所述步骤S2中集成空间信息以按照当前异构系统、数据库、GIS、GMS数据等情况进行，选择异构体系的引擎驱动，强化3D地质模拟体系输出功能以及输入功能等方面，对相关类型系统以及数据进行充分融合，强化数据储存管理以及信息共享水平。
[0012]在上述深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法的技术方案中，优选地，所述步骤S3中3D含水层模型移植以及重构是涵盖以封闭曲面为基础以及矢量的模型移植以及重构，包括逆断层复杂含水层与正断层复杂含水层的模型。
[0013]在上述深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法的技术方案中，优选地，所述步骤S4中的地下水信息预处理设计需要在构建3D含水层模型前提下，将计算方法、边界条件、水文条件、几何参数以及其他必需信息准确输入其中，同时自动剖分有限元三角网格，建立离散点插值以及流场。
[0014]在上述深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法的技术方案中，优选地，所述步骤S5中分析空间数据涵盖水位模拟、建立与跟踪流线、基于虚拟开采井条件模拟流场。
[0015]在上述深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法的技术方案中，优选地，所述步骤S6中的虚拟现实以及可视化设计借助虚拟现实以及可视化技术，开展渗流场模型差异及含水层模拟一体化显示工作，同时对地下水资源演化趋势以及发展状况展开充分预测，为环保管理决策以及水资源开发利用等工作提供良好依据保障。
[0016]在上述深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法的技术方案中，优选地，所述监测方法中具体还有地下水渗流场的三维模型框架构建步骤：
[0017]S1：在三维软件中设置工区范围，读入实现定义的工区边界数据文件，设置工区高程的范围，建立模型的显示工区；
[0018]S2：建立三维地表模型，读入地表地形等值线或高程离散点数据，进行三角剖分生成地表网格，在地表网格生成后，显现地表网格的属性信息；
[0019]S3：导入钻孔数据和剖面数据，在三维空间中对数据进行交互编辑，生成地层、断层、透镜体等各种地质体；
[0020]S4：将生成的三维地表模型、各种三维地质模型进行组合叠加，设置各图元的属性以岩性，从而组成三维模型框架。
[0021]在上述深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法的技术方案中，优选地，具体还包括如下的监测使用流程：
[0022]S1：以三维模型框架为基础，向模型中导入原始数据，包括水文地质剖面、钻孔和其他方式输入的属性数据；
[0023]S2：对剖面的岩性区域进行三角形剖分，同时确定每个三角形的属性；
[0024]S3：在属性分布的趋势面内建立足够密的等时面，每个等时面与原始数据求交，保证将原始属性分配到每个等时面上；
[0025]S4：按照空间分布，将等时面上的属性信息映射到立方体栅格数据上，作为立方体栅格插值的初始数据；
[0026]S5：根据地质因素分析，判断属性模型是否需要沉积相建模，如果需要，则划分沉积区域并设置椭圆；
[0027]S6：对空间立方体栅格数据进行插值，如果设置了沉积相椭圆，则考虑各项异性插值；
[0028]S7：将带有属性信息的栅格数据存储在服务器上对数据进行分块存储；利用各种可视化手段对属性分布情况进行观察。
[0029]由上述技术方案可知，本专利技术提供深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]本专利技术中通过构建可视化的深埋隧洞地下水渗流场模型，通过建立直观的3D模型来监测深埋隧洞地下水渗流场，以此获得实时数据，能够对渗流场展开可视化模拟，充分提高地质数据信息表现力，为深入预测区域地下水演化趋势以及发展状况提供良好保障。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本专利技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做出简单地介绍和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术中深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法示意图；
[0033]图2为本专利技术中深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法中三维模型框架建立流程示意图；
[0034]图3为本专利技术中深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法中监测过程的数据导入流程示意图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法，其特征在于，包括有如下的监测流程：S1：体系架构；S2：集成深埋隧洞地下水渗流场空间信息；S3：进行3D含水层模型移植以及重构；S4：地下水信息预处理设计；S5：分析空间数据；S6：虚拟现实与可视化设计。2.根据权利要求1所述的深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法，其特征在于，所述步骤S1中的体系架构是基于已构建系统结构与相关模块关系，选择有限元数值法，结合可视化环境，在非均质、边界条件以及异性分区方面可视化模拟地下水3D数据场；所述步骤S2中集成空间信息以按照当前异构系统、数据库、GIS、GMS数据等情况进行，选择异构体系的引擎驱动，强化3D地质模拟体系输出功能以及输入功能等方面，对相关类型系统以及数据进行充分融合，强化数据储存管理以及信息共享水平。3.根据权利要求1所述的深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法，其特征在于，所述步骤S3中3D含水层模型移植以及重构是涵盖以封闭曲面为基础以及矢量的模型移植以及重构，包括逆断层复杂含水层与正断层复杂含水层的模型。4.根据权利要求1所述的深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法，其特征在于，所述步骤S4中的地下水信息预处理设计需要在构建3D含水层模型前提下，将计算方法、边界条件、水文条件、几何参数以及其他必需信息准确输入其中，同时自动剖分有限元三角网格，建立离散点插值以及流场。5.根据权利要求1所述的深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法，其特征在于，所述步骤S5中分析空间数据涵盖水位模拟、建立与跟踪流线、基于虚拟开采井条件模拟流场。6.根据权利要求1所述的深埋隧洞地下水渗流场演化空天地一体化监测方法，其特征在于，所述步骤S6中的虚拟现实以及可视化设计借助虚拟现实以及可...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，龚熙桥，陈键，姜龙，王丹，王玉杰，杨耀翔，段庆伟，曹立，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：