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随着全球气候变化以及人类活动增强，近年来极端降雨事件频发，再加上城市化进程的不断加剧，城市雨洪引发的灾害问题日益受到人们的关注。城市雨洪数值模型作为研究城市雨洪问题的重要工具，对城市排水规划设计及城市内涝灾害预测预警能够提供重要的科学依据。国内外学者在城市雨洪模型和软件开发方面做了大量卓有成效的研究，然而能够进行城市雨洪全过程模拟的软件还不多，我国拥有独立自主知识产权的应用系统更是微乎其微。基于云平台的水利数值模拟系统已经崭露头角，然而它们大多是在客户端/服务器(C/S)架构模式下开发搭建的，这些研究都没有充分利用快速发展的网络技术带来的便利，没能体现出云计算的优势以及云服务、云共享的概念。
针对上述问题，本文在前人工作的基础上，借助于HTML5、WebGL、云计算等高速发展的网络技术，开发了一套浏览器/服务器(B/S)模式下的、基于云平台的城市雨洪数值模拟系统。主要的研究工作及成果简述如下:
(1)基于有限体积方法，分别建立了适用于城市地表汇流模拟的二维浅水方程高分辨率数值模型以及适用于城市复杂河网、排水管网水流模拟的一维水动力模型。深入研究了模型之间的耦合机制，实现了模型的侧向耦合以及垂向耦合。建立了考虑降雨、地表径流、排水管网、下渗与截留共同作用下，更加完整的城市雨洪水动力耦合模型，实现了城市雨洪全过程模拟。通过一系列的算例模拟，证明模型是可靠的。
(2)利用HTML5、JavaScript、WebGL等技术，从三维视角出发，建立了网络环境下流场三维可视化系统，实现了在浏览器中展示多要素同步叠加的流场细节。提出了一种利用WebVR技术展示水动力模型计算结果的新方法，设计并研发了流场三维虚拟现实系统。提出了利用纹理样式化粒子代替三维球体的方法，优化了浏览器渲染流场的性能。以瓯江河口的流场三维可视化为例，证明了研究成果具有工程实用价值。
(3)根据前端工程化的思想，基于开源生态社区，提出了基于Vue的三维WebGIS解决方案。以城市雨洪模型和流场可视化成果为基础，研发了B/S架构下基于云平台的城市雨洪数值模拟系统，实现了无需安装软件，借助于浏览器就能够完成城市雨洪数值模拟的全部过程。选取成都市中心城区作为研究对象，从自动化建模、远程计算、流场可视化等方面详细展示了研究成果在实际工程中的应用。从模型模拟结果以及系统可视化效果两个角度证明了系统能够有效应用于城市雨洪的实际工程中。
针对上述问题，本文在前人工作的基础上，借助于HTML5、WebGL、云计算等高速发展的网络技术，开发了一套浏览器/服务器(B/S)模式下的、基于云平台的城市雨洪数值模拟系统。主要的研究工作及成果简述如下:
(1)基于有限体积方法，分别建立了适用于城市地表汇流模拟的二维浅水方程高分辨率数值模型以及适用于城市复杂河网、排水管网水流模拟的一维水动力模型。深入研究了模型之间的耦合机制，实现了模型的侧向耦合以及垂向耦合。建立了考虑降雨、地表径流、排水管网、下渗与截留共同作用下，更加完整的城市雨洪水动力耦合模型，实现了城市雨洪全过程模拟。通过一系列的算例模拟，证明模型是可靠的。
(2)利用HTML5、JavaScript、WebGL等技术，从三维视角出发，建立了网络环境下流场三维可视化系统，实现了在浏览器中展示多要素同步叠加的流场细节。提出了一种利用WebVR技术展示水动力模型计算结果的新方法，设计并研发了流场三维虚拟现实系统。提出了利用纹理样式化粒子代替三维球体的方法，优化了浏览器渲染流场的性能。以瓯江河口的流场三维可视化为例，证明了研究成果具有工程实用价值。
(3)根据前端工程化的思想，基于开源生态社区，提出了基于Vue的三维WebGIS解决方案。以城市雨洪模型和流场可视化成果为基础，研发了B/S架构下基于云平台的城市雨洪数值模拟系统，实现了无需安装软件，借助于浏览器就能够完成城市雨洪数值模拟的全部过程。选取成都市中心城区作为研究对象，从自动化建模、远程计算、流场可视化等方面详细展示了研究成果在实际工程中的应用。从模型模拟结果以及系统可视化效果两个角度证明了系统能够有效应用于城市雨洪的实际工程中。