開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇水利工程博士論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。

第1篇

[關鍵詞]水利工程；3D GIS；建模

中圖分類號：TV221.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）12-0347-01

從GIS角度，水利工程是一種復雜的地理對象，主要表現在既有靜態工程建筑，又有動態工程運行管理。動態如水庫庫容、面積隨著水庫蓄水位而變化；水閘工程運行有開閘、關閘，開閘又有閘門的開閉度。不同的水閘有不同的運行

狀態，影響水閘上下游水位與過閘流量，如此等等。水利工程與水密切相關，而水隨時間、空間而變化，這決定了水利工程動態屬性的復雜多變。

水利工程3D GIS中的地形3D建模主要借助地形DEM技術，將水利工程所處的地形進行3D表達。地形3D表達本身即是水利工程3D GIS的重要組成部分，同時它作為水利工程3D GIS中其它對象和環境的載體而存在。

1.水利工程及水利工程對象分析

在水的靜力或動力作用下工作，并與水發生相互影響的各種建筑物即水工建筑物。對于開發河川水資源來說，常須在河流適當地段集中修建幾種不同類型與功能的水工建筑物，以控制水流并便于協調運行和管理，這一多種水工建筑物組成的綜合體就稱為水利樞紐。因自然因素、開發目標以及技術經濟條件不同，各水利樞紐的組成建筑物可以是各式各樣的。例如黃河干流上以發電為主，兼有防洪、灌溉等綜合利用效益的龍羊峽水力發電樞紐，就包含了如下主要建筑物：攔河壩，由重力拱壩（主壩）、左右重力墩（即重力壩）以及左右岸副壩組成；溢洪道，位于右岸；左泄水中孔，與溢洪道共同承擔主要泄洪任務；右泄水深孔和底孔；壩后式水電站。

水利工程并不總是以集中興建于一處的若干建筑物組成的水利樞紐來體現的。有時僅指一個單項水工建筑物，有時又可包括沿一條河流很長范圍內或甚至很大面積區域內的許多水工建筑物。即使就河川水利樞紐而言，在不同河流以及河流不同部位所建的樞紐，其組成建筑物也千差萬別。通常可按功用分類：

（1）擋水建筑物。攔截或約束水流，并可承受一定水頭作用的建筑物。如蓄水或奎水的各N攔河壩，修筑于江河兩岸以抗洪的堤防，施工圍堰等。

（2）泄水建筑物。排泄水庫、湖泊、河渠等多余水量，以保證擋水建筑物和其它建筑物安全，或為必要時降低庫水位乃至放空水庫而設置的建筑物。如設于河床的溢流壩、泄水閘、泄水孔，設于河岸的溢洪道、泄水隧洞等。

（3）輸水建筑物。這些是為灌溉、發電、城市或工業給水等需要，將水自水源或某處送至另一處或用戶的建筑物。其中直接自水源輸水的也稱引水建筑物。如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸管、輸水涵洞等。

（4）取水建筑物。它是引水建筑物的上游首部建筑物。如取水口、進水閘、揚水站等。

上述分析可見水利工程無論規模大小，大到水利樞紐，小到水工建筑物的部件均是獨立的水利工程對象。獨立的地理對象同時又是工程總體中的一部分。

2.水利工程對象屬性分析

水利工程對象無論是建筑物單元，還是水利樞紐，均可視為一個地理對象。各對象具有如下的屬性：

（1）水利工程建筑物具有幾何可分解等概化特征。與2D地圖符號的抽象性不同，3D模型可表達與工程實體相同或相似的工程形體。復雜的水利工程建筑物可分解為許多形態相對規則的工程單元體。工程概化是將分解后規則的單元體用一個個可進行數學計算與分析的幾何體來表示；

（2）水利工程基本單元各自有其幾何體屬性。如梯形、柱體、長方體、圓柱體等。而概化類型相同的幾何體還有不同尺寸大小等屬性：

（3）工程對象具有方位屬性。如建筑物的X， y，：坐標，建筑物面的朝向等；

（4）水利工程對象之間有著緊密的空間關系。對一個具體的水利工程而言，其各部分工程組件之間的空間關系是確定的，其上、下、左、右不可相互取代；

（5）水利工程建筑物之間具有嚴格的邏輯關系。每個水利工程建筑物的組成部分都屬于該工程，而不屬于其它工程。如溢洪道的水閘和船閘的水閘，同是水閘，但是屬于不同建筑系統；

（6）工程對象可視化屬性。不同工程對象其材質、表面形態不盡相同。3D建模可充分反應工程對象表面信息和內在透視信息；

（7）水利工程建筑物屬性。不同工程單元屬于不同的水利工程建筑物，其屬性是進行區分的最重要標志；

3.水利工程3D GIS建模流程

水利工程建筑物單元體是水利工程3D GIS建模的最基

本元素。對應于水利工程的屬性分析，分別賦予其概化特征、幾何屬性、方位屬性、空間關系、邏輯關系、可視化屬性和水工建筑物屬性。以它為水利工程GIS基本元素，形成更復雜的GIS對象，如水利工程建筑物、水利工程、水利樞紐。在此過程中形成的復雜GIS對象會被賦予新的屬性信息，這點完全符合水利工程的內涵。

3D建模部分在對水利工程概化的基礎上，用幾何概化體來表達實際水利工程：在以上步驟完成的基礎上，建立水利工程3D GIS數據模型：最后，實現水利工程3D GIS空間數據結構，建立4級水利工程3D GIS對象數據表結構，并對其進行存儲管理。

4.水利工程建筑物模型與地形模型的匹配

在實際3D場景的構建中，如果地物沒有與地形相融合，就會造成諸如地物飄在空中或鉆入地下的情景。對雙方模型匹配的處理是較為復雜的問題，原因在于：

（1）地物、地形模型往往是通過不同的建模軟件生成的，雙方的數據結構和組織方式有很大差別（如地形模型常用規則格網表示，而地物模型常用三角網表示）；

（2）地物模型如何同地形模型準確匹配。在真實世界中，地物的位置是任意的、不受任何限制的；而在視景仿真中，地形是起伏的，而地物的基準面往往是水平的，會出現地物所覆蓋的區域跨在2個或多個高度不同的地形三角形面片上；

（3）不同的視景調度、顯示技術對匹配技術的要求不同：如加速遮擋面處理的優先級法不允許一個地物跨越2個或多個地形面片；而地物的LOD受地形LOD的牽制，當地形從一個LOD層次向另一個LOD層次過渡時，地形面片的分割將發生變化，地物的數據也必須改變，而不考慮地物的數據是否需要更新。

在地物與地形匹配方面有以下一些策略：

（1）首先在地形模型的選擇上，根據應用需要選擇規則格網或三角網。兩種數據結構各有優缺點，這里不再詳述，比較成熟的結論是：在中小比例尺條件下，采用規則格網結構描述DEM，因為其結構簡單，處理負擔均衡，磁盤存儲易管理，有利于LOD的自動生成，另外有利于兩者分開建模以及實現地物與地形的自適應匹配；在目視比例尺條件下采用三角網數據結構，它可以精細地刻畫地表形態；

（2）地物與地形的匹配常用兩種策略：直接將地物放置在地形表面上。這一方法最簡單和實用，MultiGen即采用這一方法。這一方法的缺陷在于視景顯示時，會出現“爭奪Z值”的現象，即同一個Z值上可能有多個面；首先生成地形的TIN網絡，然后逐漸加入地物模型，與地形整合在一起。

5.結語

本文研究水利工程3D GIS問題，重點研究了水利工程3D GIS建模與數據結構，最后得出水利工程建筑物模型與地形模型的匹配的一些策略。

參考文獻

第2篇

逆境中長大

殷建華教授的人生經歷了曲折、艱苦和成功的喜悅。殷建華教授出身于湖北省崇陽縣白霓鎮。白霓鎮是鄂南因橋而興的湖北古鎮,歷史悠久,源遠流長,明嘉靖四十年(1561年)邑商熊白霓為方便百姓,捐資建橋于高堤河上,為銘善舉,故以“白霓”命名,至今已有四百多年歷史。白霓文化深厚,景觀璀璨,是中國民間藝術――提琴戲之鄉,廣泛流傳民間敘事詩《鐘九鬧漕》的產生之地。1977年在該鎮大市出土的商代銅鼓,距今已有3000多年歷史,成為崇陽古代文明象征。1979年,治內出土的獸面紋提梁卣是青銅藝術瑰寶,鎮西南金城山上有宋太史黃庭堅讀書的遺跡――金城墨沼,為“崇陽古八景”之一。建于后唐和宋代的崇陽歷史上著名的水利工程石枧堰,遠陂堰,至今已越千年;三國時期,東吳大將陸遜曾屯兵金城山;清朝晚期,將士與清軍血戰歇馬山。建于明清時代的石板街,全長317米,青石路、朱大門、馬頭墻、斗拱楣,雕欄畫柱,檐牙高啄,古樸黃雅,巷道曲折,斬紉巳,是中華傳統民居之寶貴遺產。

殷建華教授小時候,在石板街上古色古香的居屋長大。他在鎮上就讀于白霓小學,1968年底隨母親李鳳儀和哥哥殷建國從白霓鎮下放到堰下鄉第一生產隊務農,便在這里上金城中學,之后去白霓高中上學,1975年高中畢業后回到堰下鄉第一生產隊。他在農村種過田,在大市渡槽工地當農民工,之后到青山第三級水電站工地指揮部當文宣員,直到1977年冬季參加“”后的第一次高考,考上重慶建筑工程學院(現并入重慶大學)。

刻苦學習

批判性思維 創新性實踐

殷建華在重慶建筑工程學院水港系讀航道與港口工程專業,以優秀的成績于1981年底畢業,同年考上中國科學院武漢巖土力學研究所碩士研究生。從師于中國著名的巖土力學袁建新先生、袁先生1948考入土木系――1952年獲學士學位。1956年入美國路易維爾大學土木系,1957年獲碩士學位并受聘于美國波音飛機公司任副工程師。1958年底,袁建新先生通過印度駐華盛頓大使館與中國國務院取得了聯系,他沖破了重重阻撓,終于經香港于1959年元月抵達祖國。

殷建華在導師袁建新教授的指導下,順利完成了他的碩士論文《土的非線性剪脹應力-應變模型》。他指出了當時非常流行的用于土石壩和地基有限元分析的鄧肯-張非線性應力-應變本構模型中的缺點:此模型不能描述土的剪脹性和剪縮性。由此,殷建華提出了新的土的非線性剪脹應力-應變模型,作了試驗驗證,并將新的模型用于土石壩和巖土工程限元分析計算分析。

碩士畢業后,殷建華留在武漢巖土力學所工作,任助理研究員。作為“”后培養的第一批碩士生和年青研究人員,他參加了“”后的第一次全國土的剪切強度與本構關系會議。會議在湖北省武當山附近的老河口市召開。在會上,殷建華組織青年論臺,積極發言,受到老一輩的歡迎與肯定。

1986年9月,殷建華通過考試與挑選,得到中國科學院的獎學金,被公派到加拿大曼尼托巴大學土木系攻讀博士學位。在曼尼托巴大學他所有學的總共6門課,取得3個A+和3個A的優秀成績,是班上第一名。由此,他得到大曼尼托巴大學外國學生獎學金。他的博士學位研究是在著名的James Graham 教授指導下完成的。James Graham 教授曾任加拿大巖土工程學會主席和加拿大巖土工程刊物的主編。殷建華博士論文題目是《土的時間有關的應力應變本構模型》。對于土的時間有關的應力應變特性的建模研究是一個活躍的有著長期歷史的研究領域。早期的研究得追溯到十八世紀的Maxwell的流變模型和Kelvin的流變模型,許多中國學者在這個領域上也作出了巨大的貢獻。但先前的工作或模型都有一些局限性。殷建華基于前人的工作、科學原理和對土的蠕變行為的基本理解,建立了一個新的一維彈粘塑性本構模型,即非線性流變模型,是對線性的Maxwell的流變模型重大發展。該模型描述了土在一維任意荷載條件下與時間有關的非線性應力應變關系。模型被試驗數據驗證并用于固結分析中。殷建華教授歸納和闡述了一個重要的土的蠕變特性,即土單元的蠕變率僅與應力-應變狀態有關,而與加載路徑(或加載歷史)無關。該模型在提出之后又進一步得到發展,得到了更廣泛的應用。他只用了3年7個月的時間便完成了博士學位課程與研究,取得博士學位。當時在土木系,他是最短時間內取得博士學位的研究生。

博士畢業后,殷建華博士在加拿大東海岸一顧問設計公司工作兩年多,后在一研究中心工作兩年,于1994年來到香港一顧問設計公司工作,1995年9月加入香港理工大學,從助理教授,副教授,到2002年成為正教授。

殷建華教授現成為香港屈指可數的專業人士、工程師。他的人生之路真實地寫滿了努力與奮斗!

人們都說,三分天注定,七分靠打拚。殷建華教授的人生恰如其分地演繹了這句話的含義,從而給我們一個有力地啟發――做事情也好,做學問也罷,最重要的是靠自己的努力,堅持選擇,并拿出堅持不懈的努力和奮斗的勇氣!

而這,對于當下那些在生活面前彷徨無助,甚至開始困惑于自己專業選擇的年輕學子們,尤其有值得思索的意義。

努力成材學貫中西

2004年7月19日。這一天,殷建華教授應邀回到他曾經讀碩士和工作過的中科院武漢巖土力學所,為該所科研人員和研究生作了一場題目為“巖土工程發展過程研究方法、經驗總結和個人體會”的學術報告。報告中,殷建華教授從土力學的發展過程、個人的求學經歷、生活家庭的變化情況等幾個方面向該所在座的師生們作了生動具體的介紹,并號召學生們抓住現在的好機會,努力學習,為國爭光。

作為香港理工大學教授,知名的巖土工程師,殷建華教授經常應邀前往各高校作學術演講或者學術報告,往往能夠在高校引起強烈的反響,達到增進友誼、擴大共識、合作交流與共同發展的學術交流目的。但是,在中科院巖土所的這一場學術報告,帶給學生們的意義卻全然不同。

在中科院武漢巖土力學所學子們的心中,除了在學術的交流中增長見識外,他們的心中更受到一種精神的激勵,情不自禁地升起對上進的強烈渴望,因為為他們作學術報告的那一位教授,曾經就是他們的校友――1984年的碩士研究生。殷建華教授于2002年被聘為武漢巖土所巖土力學重點實驗室兼職研究員。在殷建華教授的心中,對中科院武漢巖土力學所是充滿了感情,所以這樣一場學術報告,他將自己的求學經歷和學術結合在一起,濃縮了自己這一段學術生涯的風雨歷程。那就是,從求學起,殷建華教授就一直用“努力”詮釋著自己的人生價值,正如同他自己所說:“人的一生,全靠自身努力,唯有努力不懈,才能成功。”

縱觀殷建華教授的求學經歷,從學士到碩士再到博士,字面上一切一帆風順,但是在實際生活中,卻是要付出許多努力和汗水。

殷建華教授在大學時選擇的專業,就是巖土工程。而巖土工程是一門很博大、很深奧的學問,以大學有限的知識面,去探索里面的奧秘,顯然是很艱難的。因為一個系統的科學,就好像源頭活水,支流旁支駁雜,衍生出很多很細的專業,讓人難以一一追根尋源。殷建華教授坦白說:“在進大學之前,對于這個專業,其實我不大懂。”

但是進了這個專業,真正了解了這個專業博大的系統之后,殷建華教授也依然是坦然面對,在研究生專業的選擇上,依然是選擇巖土工程,只不過,這個時候經過大學的系統學習,對這個專業有了一個一般的了解,殷建華教授因此朝著專業細化地方向發展。對此,殷建華教授作了一個形象的比喻:“就好像建房子,不是一家兩家公司,也不是一個兩個專業就可以做出來的。建房子,除了地基和結構,還涉及到建筑學、機械工程、通風等一系列的學問。”

有人說,學習是一顆辛苦、無味的種子,埋藏在你人生路上,你只有用汗水澆灌,才能結出美味可口的果實。的確,在一般人心中,巖土工程這樣的專業,每天要與數據打交道,時間長了會覺得索然無味,失去學習的興趣。殷建華教授在選擇武漢的中國科學院研究所之后,也是有過一陣子的迷惑,因為專業的細分遠遠不是大學時候所學可以比擬的。但是殷建華教授很快愛上了自己的專業,在他看來,這個專業是用來解決實際問題的,并不是很抽象,因此在長時間的學習中,他并沒有覺得枯燥。或許是抱著這樣的學習心態,加上自身刻苦的努力,殷建華教授取得了自己的進步,取得了讓別人看得見的進步。因此在拿到碩士學位之后,得到中科院的選派和獎學金前往加拿大攻讀博士學位。

努力付出往往和收獲成正比。在加拿大留學的日子,殷建華教授不負眾望,拿到了加拿大 Manitoba 大學優秀外國學生獎學金,所有功課都是班上第一名。之后,殷建華教授順利地拿到了博士學位,成為一名學貫中西的專家學者。而對于許許多多正在求學的學子們來說,殷建華教授的這一段求學經歷,卻如同一盞明燈,驅散了那些學生心中的迷惘,激勵著學生們努力、努力、再努力。

傳道授業不懈求索

古人曰:師者,所以傳道授業解惑也;現在我們說:教師是人類靈魂的工程師。從古到今,教師這個職業都是高尚的,受人尊重的。作為一名學貫中西的專家學者,殷建華教授最終將自己的角色定位在教師這個位置上,值得人尊敬。

選擇在香港理工大學任教,殷建華教授并不自恃學問高就傲物,而是從低做起,踏踏實實,一步一個腳印,對自己負責,也對自己的學生負責,從助理教授很快升到了副教授,隨后又在2002年升為正教授。

職稱的飛快提升,是香港理工大學作為一所名牌大學,對殷建華教授最大的肯定;而殷建華教授在教書育人的同時,也真正實現了自己的人生價值,將自己的專業作出了最大的貢獻。

當初,獲得博士學位后,殷建華教授并沒有急于回到國家,而是在加拿大東部城市的一個顧問設計諮詢公司和一研究中心分別工作過兩年。而移居香港后,也在一個顧問設計諮詢公司工作接近一年。可以說,這幾年的工作經歷,使得殷建華教授所學的理論知識,在實踐中得到了很好地印證,也很好地鍛煉了自己的能力,更增強自己解決實際問題的能力。而這些,更為他成為一名優秀的教授打下了良好的理論與實際相結合的基礎。

據了解,殷建華教授所指導的兩大學生畢業論文連續兩年 (1999-2000年, 2000-2001年)被香港工程師學會評為第一名,并得到獎金和證書。殷建華教授介紹說:“我們對教學很重視,也重視跟學生溝通。我們學校教學有一整套系統,很完善,也很出色,所以本科生從我們這里畢業都很有收獲,在社會上也很有改變。”

優秀的教師,培養出優秀的學生,但本質上,殷建華教授也是一名優秀的學者。他擔任高校聯工程師聯合會主席,將香港高校的許多工程界的朋友,匯聚在一起,在專業的碰撞間,實現聯會對香港、對國家更大的貢獻。

可以說,殷建華教授是國際巖土力學界十分活躍的青年專家學者,目前不僅擔任國際巖土力學計算方法與進展學會副主席、國際巖土力學與工程學會會員、中國力學學會巖土力學專業委員會委員、中國巖石力學與工程學會及地面巖石力學與工程專業委員會委員、中國地質學會及工程地質專業委員會委員、香港力學學會委員等職務,同時還擔任《加拿大巖土工程》學報副主編、國際《巖土力學與巖土工程》學報主編之一,美國《國際巖土力學》學報編委、國際《海洋地球資源與巖土工程》學報編委、《防災減災工程學報》編委、《巖土力學與工程學報》編委、《巖土工程界》編委、《結構工程進展》國際雜志編委。

積極參與國內、國際學術的同時,殷建華教授也有自己的學術研究,在科研上取得豐富的成果:首創性地給出等效時間定義和土的一維、三維粘塑性模型,并應用于土體完全耦合的固結分析;首創性地將Timoshenko Beam Model用于土工布加筋土地基模擬;提出有排水板和用非線性土的本構方程(維彈粘塑性模型)完全耦合的固結分析的有效的有限元方法;首創性地將填海造地工程和土的固結理論及分析與互聯網結合。

其中,殷建華教授取得4項專利,出版了2本專著和編輯了3本書籍,發表了300多篇學術論文, 其中102篇學術論文在國際科學引文索引數據庫中的科學期刊(Journals in Science Citation Index )上發表。

現在,殷建華教授碩果累累,榮譽滿身,卻依然在學術的海洋里遠航。作為學者、專家、教授,他對年輕人寄語:成功是通過后天的努力――奮斗,尤其在年輕的時候要做到最好。