河势模拟仿真系统在长江南京河段防汛抗洪工作应用的实践与思考

朱春光，王义坤，王波，程扬

（1.南京市长江河道管理处；2.南京市水利规划设计院股份有限公司）

1 引言

防洪减灾是保障长江河势稳定和堤防安全运行的重要工作，其中河道监测分析是其主要的基础工作，通过监测分析了解河道演变的趋势、预测险情发生的风险。传统分析手段是将测图等深线进行套比人工分析，数据处理成果误差大[1]。本文利用计算机模拟仿真技术，结合长江南京段历年水下地形数据和护岸工程数据，构建河道水下地形三维模型，对长江南京段河势的演变过程进行三维动态的仿真模拟。具体包括三项内容。

①河势动态仿真。构建长江南京段河道水下地形三维模型及其动态演变过程。

②险情预警。结合河道的冲淤、边坡和护岸工程等影响因素建立险情预警数学模型，对河道防汛能力进行评估、分级。

③防汛抢险模拟推演。构建抢险模拟推演系统，实景模拟抢险工作开展的全过程，为防汛演练工作提供新方法。

2 河势动态仿真模拟模型的建立

河势演变过程是涉及水力学和泥沙动力学的复杂过程，但现有理论和技术对于估测和量化河势演变的真实过程尚有难度[2]。随着GIS 技术的发展，其强大的空间分析与可视化能力为河势演变提供了技术支撑[3]。本文采用等比例插值的方法在Unity3D 引擎中每隔一定的时间绘制不同高程的水下地形，实现河势的动态变化过程展示，具体算法如下：

选定两期水下地形的高程分别为H0、Hr，则河势演变过程中的每一帧河道地形高程为