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土石坝因其就地取材、结构简单、施工简单等特点而被广泛使用。在我国,土石坝的数量占大坝总数量的95%,土石坝在发挥重要作用的同时,也存在潜在的安全隐患。土石坝一旦溃决,将会对下游造成严重打击,威胁着人民生产生活安全。溃坝问题主要包括三个方面:溃决洪水、溃口发展、洪水演进。其中溃口发展影响着溃坝洪水的计算进而影响洪水演进计算。现有的溃口数值模拟方法多用直线滑面的楔形体稳定分析法模拟,其结果与真实溃坝现象相差较大。此外,当土石坝面临溃决时,直观的向政府决策者展示可能溃坝灾害状况将影响着决策的效率,可目前三维溃坝虚拟现实研究较少。本文针对土石坝溃决溃口模拟和溃坝虚拟现实问题进行了研究,主要研究内容如下:(1)采用圆弧滑面稳定分析方法模拟土石坝溃口横向扩展。并针对此问题开发基于EXCEL VBA的边坡稳定程序DBS-IWHR,该程序能计算指定圆弧滑面的安全系数,并提供枚举法、单纯形法两种方法完成临界滑裂面的搜索。为工程人员快速计算土石坝溃口横向扩展过程提供技术支持;(2)针对无地形资料的小流域土石坝,采用固定翼无人机对小流域进行航拍,获得高精度的DEM高程数据和正射投影图像。以高精度地形资料为基础,利用DB-IWHR模型计算溃坝溃口洪水流量过程线,将这一结果作为边界条件输入到MIKE21模型,计算下游洪水演进过程。最后,将MIKE21的计算结果导入到Arcgis平台,在Arcgis平台上可直观地观测洪水淹没范围、水深等数据随时间的变化情况,为土石坝的管理和安全防护提供技术支持;(3)利用3dsMax、Realflow、Rayfire等虚拟现实软件将精确的三维地面模型、城市街道、建筑物等融合,再现土石坝实地情形,在虚拟场景中表现了溃口的发展、边坡的坍塌、以及溃决洪水的演进,实现了溃坝过程虚拟现实;(4)开发基于Java和Unity3d的三维场景漫游管理系统,实现对坝区房屋的有效管理,并提供坝区虚拟场景的漫游功能。