王建华,冉煜琨

(成都理工大学工程技术学院,乐山 614000)

1 引言

我国有着辽阔的海岸线和大量岛屿,虽然我国很多沿海城市没有处在板块交界处,发生海啸的可能性不像邻国日本那样多.但近几年,较多的海底大地震给我国台湾岛和福建沿海城市造成海啸的可能性变大.针对可能发生海啸的安全隐患问题,利用一定的分析评估方法是防灾减灾的重要手段之一.

目前在实践层面上,广泛使用的海啸分析是基于浅水长波理论[1]的数值分析,该理论中假设水粒子的垂直加速度非常小,取垂直方向上流速的均值.这种分析方法对二维现象进行了模拟,可用于理解从地震中心至沿海城市广阔区域上的海啸传播.然而,该方法难以确定3D 属性在其中占主导地位的局部水流的自由表面形状[2].一般情况下,海啸预测的内容是海啸到达地面后,随时间发展,海水覆盖的区域变化情况.此外,由于水波的三维性会造成的影响,建筑物附近的水流预测也是预测内容之一,但前者通常为预测的主要内容.

GIS 数据以其在时空数据的存储表达分析等方面的优势,使得在多种3D 仿真和可视化领域得到广泛关注,如溃坝洪水演进[3]、洪水淹没分析[4]等.传统GIS方法大多采用数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)[5],利用有源淹没或者无源淹没进行分析,其缺点是忽略了物理学和动力学的因素,时效性和可靠性较弱.

在3D 流动分析中,当水波发生显著变化时,网格的数值分析方法[6]也经常……