[发明专利]一种尾矿坝洪水漫顶溃坝事故的情景构建方法

摘要

本发明属于尾矿坝安全管理技术领域，涉及一种尾矿坝洪水漫顶溃坝事故的情景构建方法，先根据尾矿坝的实际情况预测其出现洪水漫顶事故的主要原因，再分析尾矿坝洪水漫顶溃坝事故过程机理，最后进行包括数据点采集、坝体线框图的生成、三维模型的建立和纹理映射五个过程的尾矿坝洪水漫顶溃坝事故情景构建，结合Auto CAD和3DMax对尾矿坝进行三维建模，通过充分发挥Auto CAD与3DMax的特长，将二者结合起来对尾矿坝进行快速三维建模，从数据采集、数据处理到最终的三维建模，避免复杂繁琐的操作；其方法简单易操作，效率高，精度满足要求，能得到逼真的模型，而且所建模型都具有真实的三维坐标，能满足实际建模的需要。

主权项

一种尾矿坝洪水漫顶溃坝事故的情景构建方法，其特征在于具体构建过程为：一、引起尾矿坝洪水漫顶溃坝事故原因分析：根据尾矿坝的实际情况预测其出现洪水漫顶事故的主要原因，具体包括以下四点：(1)库区遭遇超标准洪水，排洪设施全负荷工作仍不能有效排除库内洪水，导致安全超高不足，进行应急处置，处置无效，逐渐形成子坝挡水，洪水漫过坝顶；(2)排水井、排水斜槽或排水管、隧洞坊塌、堵塞，降低泄水能力，进行应急处置，处置无效，库水位上涨，逐渐形成子坝挡水，洪水漫过坝顶；(3)排水井等排洪设施设计断面过小，不能有效排出防洪标准对应的洪水总量，进行应急处置，处置无效，库水位上涨，逐渐形成子坝挡水，洪水漫过子坝；(4)汛期前管理不当，未留设足够的调洪库容，安全超高、干滩长度接近临界值，降雨来临后，库水位不断上涨，进行应急处置，处置无效，库水位上涨，逐渐形成子坝挡水，洪水漫过坝顶；二、分析尾矿坝洪水漫顶溃坝事故过程机理：洪水漫顶事故引起尾矿坝破坏的机理是：库内水位逐渐升高，当水位增加到比坝顶高时，坝顶出现溃口，库中的水从溃口不断流出，水流不断冲刷，导致溃口周边的土不断坍塌，进而溃口逐渐扩大，由于溃口在横向、垂向都会扩展，随着时间的推移，坝坡会逐渐失去稳定性，最终导致溃坝；三、尾矿坝洪水漫顶溃坝事故情景构建：包括数据点采集、坝体线框图的生成、三维模型的建立和纹理映射五个过程，具体为：(1)数据点采集：利用全站仪采集尾矿坝坝体的特征点实现对坝体的基础三维建模，所测点的坐标为坝体的真实坐标，建立的模型为真三维模型，全站仪数据的采集包括场地勘查、控制点布设、控制测量和建筑物特征点测量，其中场地勘察是要了解坝体周边环境、坝体位置、走向和总体结构，控制点布设要保证每一控制点和至少两个其他控制点通视，对于尾矿坝，在坝体四周和坝顶布点，要保证能和两边控制点通视；控制测量分为平面控制测量和高程控制测量，对其分别进行测量与平差计算，得到各控制点坐标；坝体特征点测量时，采用免棱镜的电子全站仪进行三维数据采集；全站仪测量时，需要测出面与面之间棱线上的特征点，并赋予特征点相应的特征编码，以便在Auto CAD中对其自动连线；(2)坝体线框图的生成：将全站仪所测的数据导入到Auto CAD中，在Auto CAD中加载用Auto Lisp语言编写的程序“Archline.Lsp”，对所测的特征点进行自动展点和初步连线，形成坝体的整体线框图；(3)三维模型的建立：先对3DMax进行单位设置，使其系统单位比例与显示单位比例一致，均设为毫米，再将将在Auto CAD中形成坝体的整体线框图输出为.DWG文件并导入到3DMax里，导入时导入文件选择原有的Auto CAD文件，在“层”选项中选中需要导入到3DMax中的层级，将不需要的图层过滤掉；导入3DMax后，先需要重组所有图形并旋转至与视图平行的位置，以便在任意三个视图都能对线框图进行编辑和建模，然后运用画样条线和矩形等一系列操作，采用挤出功能拉伸出长度，建立尾矿坝三维模型；(4)纹理映射：纹理贴图是一个用图像、函数或者其他数据源来改变表面在每一处外观的过程，对尾矿坝溃坝漫顶事故整个过程通过纹理映射去实现，先将尾矿坝的初期坝、堆积坝、水进行表面贴图，保证尾矿坝表面效果图与实际情况相符，再将尾矿坝洪水漫顶溃坝事故的整个过程连接起来，并将贴图赋予相应的函数(具体见洪水漫顶整个过程)以此实现漫顶事故的动态过程，反复调试并经过渲染后得到漫顶事故过程，将经纹理映射后的三维模型输出，实现对尾矿坝发生洪水漫顶溃坝事故的情景构建。