郑顾平，张 萌，邵绪强，伍朝辉

真实感水力侵蚀地形建模与绘制

郑顾平1，张 萌1，邵绪强1，伍朝辉2

(1. 华北电力大学控制与计算机工程学院，河北 保定 071003；2. 交通运输部科学研究院基础研究创新中心，北京 100019)

水力侵蚀地表是现实生活及虚拟场景中常见的一种自然现象。为研究水力对地表的侵蚀现象，提出一种采用光滑粒子流体动力学(SPH)模拟流体对地形表面的湿润以及侵蚀过程的真实感仿真模型。通过对自然界中真实溅蚀现象进行合理简化描述，建立一种包含3个阶段的地形水力溅蚀模型：首先，利用弹丸冲击平板靶材变形模型模拟水流冲击地表变形效果；其次，构建基于达西定律的水流渗透量计算方法以确保地表吸水与水分扩散的真实性；最后，提出将地表湿润度因素对地表侵蚀的影响考虑在内的新型计算模型，实现与冲蚀相融合模拟积水继续运动对地表冲蚀作用。实验结果表明，该模型能够真实地模拟出不同方向的水流对地表的侵蚀效果以及侵蚀过程中地表吸水与湿润扩散现象。

水力侵蚀；光滑粒子流体动力学；溅蚀；达西定律；湿润扩散

水力侵蚀地形现象时常发生在大自然中，大到泥石流、山洪，小到滴水穿石，都是流体和固体发生交互产生的结果。水力侵蚀地形真实感绘制在防治类似泥石流等自然灾害、游戏与影视特效等多个方面有着广泛的应用。随着计算机性能的飞速提升，基于物理的侵蚀现象动画模拟技术取得很大进展。……