开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法

1.本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法。


背景技术：

2.随着沿海地区经济快速发展，城市用地日益紧张，需要在近海进行大量的围垦工程，沿海疏浚吹填施工作为我国工程建设领域中重要的组成部分之一，其对环境的影响不容小觑，因此加强对疏浚施工过程控制，减少对环境的影响，对于当前疏浚吹填行业尤为重要。
3.因此，公开号为cn109271661a的专利公开了一种开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法，采用数值仿真的方法，应用mike21软件进行模拟分析计算，数值模拟采用基于单元中心的有限体积法对二维浅水控制方程进行离散求解；数值模拟模型的空间离散是用有限体积法，将计算区域划分为若干网格，通过控制方程求解将互相重叠的统一体生成离散的网格，采用mike21里提供的三角形网格进行计算，在mike21水利分析软件中，建立二维水动力模型，然后调用泥沙输运模块，建立整个外部环境的模型，输入外部环境因素的参数进行模拟运算分析，得出目标输出，通过模拟结果和实例分析对比，印证数值模拟计算在疏浚吹填工程中应用的准确性。
4.但是，该方法未对数值模拟建立的模型进行模拟验证，不能保证模型的准确性，易于导致实际施工过程存在较大差异，造成严重的经济损失。


技术实现要素：

5.为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法：通过模型建立模块建立疏浚吹填施工的泥沙成型的数据模型，通过数据模拟模块输入参数变量数据，处理器根据参数变量、泥沙成型模型形成泥沙模型图像，通过数据采集模块获得泥沙模型图像的选中高峰值、平均高峰值、选中宽峰值、平均宽峰值以及体积差，通过数据分析模块对选中高峰值、平均高峰值、选中宽峰值、平均宽峰值以及体积差进行分析，得出偏离系数，处理器对偏离系数、偏均系数进行比较，解决了现有的数值模拟未对数值模拟建立的模型进行模拟验证，不能保证模型的准确性，易于导致实际施工过程存在较大差异，造成严重的经济损失的问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法，包括以下步骤：步骤一：在开阔水域疏浚吹填施工之前建立泥沙成型的数据模型，模型建立模块将数据模型标记为泥沙成型模型，并将泥沙成型模型发送至处理器；步骤二：经过数据模拟模块输入若干组的参数变量数据i，其中i=1、
……
、n，n为自然数，并将参数变量数据发送至处理器；步骤三：处理器将接收到参数变量数据后将其输入至泥沙成型模型，泥沙成型模
型根据参数变量数据形成泥沙模型图像，并将泥沙模型图像发送至数据采集模块；步骤四：数据采集模块采集输入若干组的参数变量数据i所形成的若干个泥沙模型图像，并将其标记为试验模型si，采集试验模型si的泥沙模型图像高度峰值，宽度峰值以及体积，其中高度峰值表示泥沙模型图像的顶部距离底面的最大距离值，宽度峰值表示底面任意两点之间最长的线段的长度值，并将高度峰值，宽度峰值以及体积分别标记为高峰值gf、宽峰值kf以及体积值tj；步骤五：数据采集模块将高峰值gf按照从大到小的顺序进行排序，将位于首位的高峰值gf标记为选中高峰值xg，将所有高峰值gf进行求和并求取平均值，将平均值标记为平均高峰值jg；步骤六：数据采集模块将宽峰值kf按照从小到大的顺序进行排序，将位于首位的宽峰值kf标记为选中宽峰值xk，将所有宽峰值kf进行求和并求取平均值，将平均值标记为平均宽峰值jk；步骤七：数据采集模块将体积值tj按照从大到小的顺序进行排序，将位于首位的体积值tj和位于末位的体积值tj差值标记为体积差ct；步骤八：数据采集模块将选中高峰值xg、平均高峰值jg、选中宽峰值xk、平均宽峰值jk以及体积差ct发送至数据分析模块；步骤九：数据分析模块将选中高峰值xg、平均高峰值jg、选中宽峰值xk、平均宽峰值jk以及体积差ct代入公式得到偏离系数pl，其中q1、q2均为预设权重系数，q1＞q2＞0，q1+q2=1，取q1=0.59，q2=0.41；步骤十：数据分析模块将偏离系数pl发送至处理器；步骤十一：处理器将偏离系数pl与预设偏离系数阈值ypl进行比较：若偏离系数pl＞预设偏离系数阈值ypl，则生成不合格信号，并将不合格信号发送至模型评价模块；若偏离系数pl≤预设偏离系数阈值ypl，则生成预合格信号，并将预合格信号发送至数据采集模块；步骤十二：数据采集模块接收到预合格信号后采集不同终端运行泥沙成型模型输入同组的参数变量数据所得到的偏离系数pl，并依次标记为终端偏离系数zpj，其中j=1、
……
、j，j为自然数；步骤十三：数据采集模块将终端偏离系数zpj发送至数据分析模块；步骤十四：数据分析模块将终端偏离系数zpj代入公式得到均偏值jp，将均偏值jp代入公式得到偏均系数pj，将偏均系数pj发送至处理器；步骤十五：处理器将偏均系数pj与预设偏均系数ypj进行比较：
若偏均系数pj＞预设偏均系数ypj，则生成不合格信号，并将不合格信号发送至模型评价模块；若偏均系数pj≤预设偏均系数ypj，则生成合格信号，并将合格信号发送至模型评价模块；步骤十六：模型评价模块接收到合格信号判定泥沙成型模型合格，接收到不合格信号判定泥沙成型模型不合格。
7.作为本发明进一步的方案：模型建立模块，用于在开阔水域疏浚吹填施工之前建立泥沙成型的数据模型，并将其标记为泥沙成型模型，并将泥沙成型模型发送至处理器；数据模拟模块，用于输入若干组的参数变量数据i，其中i=1、
……
、n，n为自然数，并将参数变量数据发送至处理器；处理器，用于根据参数变量、泥沙成型模型形成泥沙模型图像，并将泥沙模型图像发送至数据采集模块，还用于对偏离系数pl、偏均系数pj进行比较，获得合格信号、不合格信号，并将合格信号、不合格信号发送至模型评价模块；数据采集模块，用于采集泥沙模型图像的高峰值gf、宽峰值kf以及体积值tj，并根据高峰值gf、宽峰值kf以及体积值tj获得选中高峰值xg、平均高峰值jg、选中宽峰值xk、平均宽峰值jk以及体积差ct，并将其发送至数据分析模块；数据分析模块，用于根据选中高峰值xg、平均高峰值jg、选中宽峰值xk、平均宽峰值jk以及体积差ct获得偏离系数pl，并将其发送至处理器；模型评价模块，用于根据合格信号、不合格信号对泥沙成型模型进行判定。
8.作为本发明进一步的方案：所述数据采集模块的工作过程具体如下：采集输入若干组的参数变量数据i所形成的若干个泥沙模型图像，并将其标记为试验模型si，采集试验模型si的泥沙模型图像高度峰值，宽度峰值以及体积，其中高度峰值表示泥沙模型图像的顶部距离底面的最大距离值，宽度峰值表示底面任意两点之间最长的线段的长度值，并将高度峰值，宽度峰值以及体积分别标记为高峰值gf、宽峰值kf以及体积值tj；将高峰值gf按照从大到小的顺序进行排序，将位于首位的高峰值gf标记为选中高峰值xg，将所有高峰值gf进行求和并求取平均值，将平均值标记为平均高峰值jg；将宽峰值kf按照从小到大的顺序进行排序，将位于首位的宽峰值kf标记为选中宽峰值xk，将所有宽峰值kf进行求和并求取平均值，将平均值标记为平均宽峰值jk；将体积值tj按照从大到小的顺序进行排序，将位于首位的体积值tj和位于末位的体积值tj差值标记为体积差ct；将选中高峰值xg、平均高峰值jg、选中宽峰值xk、平均宽峰值jk以及体积差ct发送至数据分析模块。
9.作为本发明进一步的方案：所述数据分析模块的工作过程包括如下步骤：将选中高峰值xg、平均高峰值jg、选中宽峰值xk、平均宽峰值jk以及体积差ct代入公式得到偏离系数pl，其中q1、q2均为预设权重系数，q1＞q2＞0，q1+q2=1，取q1=0.59，q2=0.41；
将偏离系数pl发送至处理器。
10.作为本发明进一步的方案：所述处理器的工作过程包括如下步骤：将偏离系数pl与预设偏离系数阈值ypl进行比较：若偏离系数pl＞预设偏离系数阈值ypl，则生成不合格信号，并将不合格信号发送至模型评价模块；若偏离系数pl≤预设偏离系数阈值ypl，则生成预合格信号，并将预合格信号发送至数据采集模块。
11.作为本发明进一步的方案：所述数据采集模块的工作过程还包括如下步骤：接收到预合格信号后采集不同终端运行泥沙成型模型输入同组的参数变量数据所得到的偏离系数pl，并依次标记为终端偏离系数zpj，其中j=1、
……
、j，j为自然数；将终端偏离系数zpj发送至数据分析模块。
12.作为本发明进一步的方案：所述数据分析模块的工作过程还包括如下步骤：将终端偏离系数zpj代入公式得到均偏值jp，将均偏值jp代入公式得到偏均系数pj，将偏均系数pj发送至处理器。
13.作为本发明进一步的方案：所述处理器的工作过程还包括如下步骤：将偏均系数pj与预设偏均系数ypj进行比较：若偏均系数pj＞预设偏均系数ypj，则生成不合格信号，并将不合格信号发送至模型评价模块；若偏均系数pj≤预设偏均系数ypj，则生成合格信号，并将合格信号发送至模型评价模块。
14.作为本发明进一步的方案：所述模型评价模块的工作过程具体如下：接收到合格信号判定泥沙成型模型合格，接收到不合格信号判定泥沙成型模型不合格。
15.本发明的有益效果：本发明的开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法，通过模型建立模块建立疏浚吹填施工的泥沙成型的数据模型，通过数据模拟模块输入参数变量数据，处理器根据参数变量、泥沙成型模型形成泥沙模型图像，通过数据采集模块获得泥沙模型图像的选中高峰值、平均高峰值、选中宽峰值、平均宽峰值以及体积差，通过数据分析模块对选中高峰值、平均高峰值、选中宽峰值、平均宽峰值以及体积差进行分析，得出偏离系数，处理器将偏离系数与预设偏离系数阈值进行比较，若偏离系数大于预设偏离系数阈值，表示偏离系数过大，说明该数据模型在若干组参数变量数据会生成多组差距过大的泥沙模型图像，表示该数据模型不够精确，若偏离系数不大于预设偏离系数阈值，则需进一步的进行判定，通过偏离系数获得终端偏离系数，终端偏离系数表示在不同终端上该数据模型生成情况，进一步获得偏均系数，通过偏均系数与预设偏均系数进行比较，若偏均系数大于预设偏均系数，表
示偏均系数过大，说明该数据模型在不同终端所产生的偏离系数相差过大，表示该数据模型不够精确，若偏均系数不大于预设偏均系数，则该数据模型足够精确；该数值模拟方法通过输入多组数据对泥沙成型模型进行验证，再通过在不同终端输入同组数据对泥沙成型模型进行验证，从而对泥沙成型模型进行精确度判定，直至泥沙成型模型的精确度满足要求，保证了后续开阔水域疏浚吹填泥沙成型施工的准确性。
附图说明
16.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
17.图1是本发明中开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法的原理框图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例1：请参阅图1所示，本实施例为开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法，包括以下步骤：步骤一：在开阔水域疏浚吹填施工之前建立泥沙成型的数据模型，模型建立模块将数据模型标记为泥沙成型模型，并将泥沙成型模型发送至处理器；步骤二：经过数据模拟模块输入若干组的参数变量数据i，其中i=1、
……
、n，n为自然数，并将参数变量数据发送至处理器；步骤三：处理器将接收到参数变量数据后将其输入至泥沙成型模型，泥沙成型模型根据参数变量数据形成泥沙模型图像，并将泥沙模型图像发送至数据采集模块；步骤四：数据采集模块采集输入若干组的参数变量数据i所形成的若干个泥沙模型图像，并将其标记为试验模型si，采集试验模型si的泥沙模型图像高度峰值，宽度峰值以及体积，其中高度峰值表示泥沙模型图像的顶部距离底面的最大距离值，宽度峰值表示底面任意两点之间最长的线段的长度值，并将高度峰值，宽度峰值以及体积分别标记为高峰值gf、宽峰值kf以及体积值tj；步骤五：数据采集模块将高峰值gf按照从大到小的顺序进行排序，将位于首位的高峰值gf标记为选中高峰值xg，将所有高峰值gf进行求和并求取平均值，将平均值标记为平均高峰值jg；步骤六：数据采集模块将宽峰值kf按照从小到大的顺序进行排序，将位于首位的宽峰值kf标记为选中宽峰值xk，将所有宽峰值kf进行求和并求取平均值，将平均值标记为平均宽峰值jk；步骤七：数据采集模块将体积值tj按照从大到小的顺序进行排序，将位于首位的体积值tj和位于末位的体积值tj差值标记为体积差ct；步骤八：数据采集模块将选中高峰值xg、平均高峰值jg、选中宽峰值xk、平均宽峰值jk以及体积差ct发送至数据分析模块；
步骤九：数据分析模块将选中高峰值xg、平均高峰值jg、选中宽峰值xk、平均宽峰值jk以及体积差ct代入公式得到偏离系数pl，其中q1、q2均为预设权重系数，q1＞q2＞0，q1+q2=1，取q1=0.59，q2=0.41；步骤十：数据分析模块将偏离系数pl发送至处理器；步骤十一：处理器将偏离系数pl与预设偏离系数阈值ypl进行比较：若偏离系数pl＞预设偏离系数阈值ypl，则生成不合格信号，并将不合格信号发送至模型评价模块；若偏离系数pl≤预设偏离系数阈值ypl，则生成预合格信号，并将预合格信号发送至数据采集模块；步骤十二：数据采集模块接收到预合格信号后采集不同终端运行泥沙成型模型输入同组的参数变量数据所得到的偏离系数pl，并依次标记为终端偏离系数zpj，其中j=1、
……
、j，j为自然数；步骤十三：数据采集模块将终端偏离系数zpj发送至数据分析模块；步骤十四：数据分析模块将终端偏离系数zpj代入公式得到均偏值jp，将均偏值jp代入公式得到偏均系数pj，将偏均系数pj发送至处理器；步骤十五：处理器将偏均系数pj与预设偏均系数ypj进行比较：若偏均系数pj＞预设偏均系数ypj，则生成不合格信号，并将不合格信号发送至模型评价模块；若偏均系数pj≤预设偏均系数ypj，则生成合格信号，并将合格信号发送至模型评价模块；步骤十六：模型评价模块接收到合格信号判定泥沙成型模型合格，接收到不合格信号判定泥沙成型模型不合格。
20.实施例2：请参阅图1所示，本实施例为开阔水域疏浚吹填泥沙成型的数值模拟方法，包括以下模块：模型建立模块，用于在开阔水域疏浚吹填施工之前建立泥沙成型的数据模型，并将其标记为泥沙成型模型，并将泥沙成型模型发送至处理器；数据模拟模块，用于输入若干组的参数变量数据i，其中i=1、
……
、n，n为自然数，并将参数变量数据发送至处理器；处理器，用于根据参数变量、泥沙成型模型形成泥沙模型图像，并将泥沙模型图像发送至数据采集模块，还用于对偏离系数pl、偏均系数pj进行比较，获得合格信号、不合格信号，并将合格信号、不合格信号发送至模型评价模块；
数据采集模块，用于采集泥沙模型图像的高峰值gf、宽峰值kf以及体积值tj，并根据高峰值gf、宽峰值kf以及体积值tj获得选中高峰值xg、平均高峰值jg、选中宽峰值xk、平均宽峰值jk以及体积差ct，并将其发送至数据分析模块；数据分析模块，用于根据选中高峰值xg、平均高峰值jg、选中宽峰值xk、平均宽峰值jk以及体积差ct获得偏离系数pl，并将其发送至处理器；模型评价模块，用于根据合格信号、不合格信号对泥沙成型模型进行判定。
21.上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置。
22.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
23.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。