[发明专利]一种拱坝施工区风场预测方法及装置

说明书

本发明提供了一种拱坝施工区风场预测方法及装置，方法包括：通过设置在拱坝施工区内的气象站获取拱坝施工区内的风场数据；通过风场数据构建拱坝施工区的真实地形模型；基于获取的风场数据，根据真实地形模型、拱坝施工区的施工机械物料和施工进度确定不同情况下的风场边界条件；根据风场边界条件，采用数值仿真方法对拱坝施工区内的风场进行分析。本申请通过采集真实的风场数据构建真实地形模型，然后将大坝的施工过程划分为不同的进度，依照大坝结构形式、不同坝段的施工进度和左右坝肩开挖面等计算不同的风场边界条件，最后对关键部位模板在和进行分析并提供及时预警，实现了针对拱坝施工区的风场进行多元感知、高效分析和及时响应预防的功能。

技术领域

本申请属于拱坝施工技术领域，具体地讲，涉及一种拱坝施工区风场预测方法及装置。

背景技术

拱坝建设施工区域通常在地形复杂、气候条件恶劣的窄河谷中。复杂地形与大风天气耦合作用下，局部风场会有瞬时巨大的变化，而拱坝坝址区复杂的坝肩开挖面等结构形成了随时间变化的复杂风场边界，使坝址区风场变得更为复杂，部分结构形成狭管效应，会进一步放大风场的强度，而高强度风场会对拱坝的施工质量、进度、安全产生巨大的影响。

现有的风场模拟多用于平原、丘陵或海上风电场建设评估中，上述地区地形较为简单，风场边界也较为简单，通常采用小型气象站即可满足测量要求，但是对大尺度复杂地形风场高效分析缺乏，而且未是针对人员、材料、设备等提供精准有效的防控策略，未能提供及时的预警信息，导致发生缆机、人员等相关安全事故。

发明内容

本申请提供了一种拱坝施工区风场预测方法及装置，以至少解决使用当前的风场模拟对大尺度复杂地形的风场缺乏有效分析的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种拱坝施工区风场预测方法，包括：

通过设置在拱坝施工区内的气象站获取拱坝施工区内的风场数据，风场数据包括风速数据、气象数据和天气数据；

通过风场数据构建拱坝施工区的真实地形模型；

基于获取的风场数据，根据真实地形模型、拱坝施工区的施工机械物料和施工进度确定不同情况下的风场边界条件；

根据风场边界条件，采用数值仿真方法对拱坝施工区内的风场进行分析。

在一实施例中，拱坝施工区风场预测方法还包括：

根据拱坝施工区内的风场分析结果进行安全预警。

在一实施例中，基于获取的风场数据，根据真实地形模型、拱坝施工区的施工机械物料和施工进度确定不同情况下的风场边界条件，包括：

对真实地形模型按地形进行分类，地形类型包括：植被区域、开挖裸露区域、混凝土边坡区域、水面和坝面；

按照地形类型测定并建立界面区域风速分布模型和粗糙度模型，用以构建风场边界；

根据施工机械物料的外形确定大风条件下施工机械物料产生的风场；

根据施工进度确定施工形貌变化情况；

根据风场边界、施工机械物料产生的风场和施工形貌变化情况生成不同情况下的风场边界条件。

在一实施例中，根据风场边界条件，采用数值仿真方法对拱坝施工区内的风场进行分析，包括：

基于风场边界条件，采用时间相关法求解湍流Navirt-stocks方程进行初步计算获得第一风场分析数据；

基于第一风场分析数据，采用中心节点的有限体积离散方法进行处理获得第二风场分析数据；

基于第二风场分析数据，采用显式runge-kutta法进行处理获得第三风场分析数据；