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《天津师范大学》 2005年
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基于有限元方法的城市暴雨沥涝灾害预报系统的研究与实现

赵子平  
【摘要】:本文是作者在参与北京气象台与天津师范大学共同研制的《北京市暴雨沥涝灾害预报系统》的工作的基础上完成的。该系统至今只完成了第一期任务,即核心算法与核心开发技术的研究。即将开始的第二期工作的内容是要依据有关资料,实现正式的暴雨积水预报。北京是我国的政治、文化中心,但近几年来由暴雨造成的沥涝灾害日趋严重。因此,开发相应的预报系统,为各有关部门决策提供可靠的依据,具有十分重要的意义。 该预报系统的研制涉及到气象学、水力学、水文学、城市地理信息学、计算数学和计算机科学等多学科的知识,具有较大的难度。本文重点介绍了作者在数学建模与核心算法方面所做的工作:以二维非恒定流水动力学方程为基本模型,提出了求解地面通道连续方程的Galerkin有限元方法;并对最后导出的具有稀疏对称矩阵的大型线性方程组,给出了共轭梯度法等有效的求解方法;在进行面雨量的计算时,采用动态加权最小二乘法代替了传统的最小二乘法。实际计算表明,上述方法的提出或改进,在很大程度上降低了现有方法的误差,从而使系统更为完善、可靠。此外,本文还介绍了在系统开发中所涉及到的地理信息系统、计算机信息管理及可视化技术等方面的内容。 本系统是在ASP.NET环境下开发的,采用C#编程语言,以SQL Server为后台数据库。该系统可在局域网或因特网上运行。系统的主要功能包括:预处理、数据采集、面雨量计算、暴雨积水仿真模拟,模型与预报结果的显示等部分。预计系统全部完成后,将在北京市城区暴雨沥涝预报方面发挥重要的作用。
【学位授予单位】:天津师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:P338

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【二级参考文献】
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