降雨模擬的案例
降雨條件下滑坡的滲流場-應力場-位移場數值模擬 ￥59
降雨是山體滑坡發生的最常見誘因，幾乎每年都有報道。降雨條件下，滑坡的穩定性評價問題，不管在科研界還是工程界，都是十分受關注的。雖然研究的人不少，但筆者認為，這個問題始終沒有得到最合理的解釋，很大程度上歸咎于目前人類在巖土力學領域尚未走向成熟，所運用的理論仍然是上百年前的學者所創立的。
言歸正傳，那么降雨到底會對滑坡產生哪些影響？普遍認為這是一個多孔介質滲流應力耦合問題，即引起坡體內滲流場-應力場-位移場的變化，這種變化或許對于滑坡的失穩起到了促進作用。筆者基于該理論，在ABAQUS中建立了降雨條件下滑坡滲流場-應力場-位移場耦合模型。模擬3天降雨過程，模擬結果如下。感興趣的朋友歡迎交流討論！
圖1 滑坡概化模型
圖2 網格劃分
（a）初始孔壓
（b）降雨24小時孔壓
（c）降雨48小時孔壓
（d）降雨72小時孔壓
圖3 滑坡體內孔隙水壓力變化
（a）初始有效應力
（b）降雨24小時有效應力
（c）降雨48小時有效應力
（d）降雨72小時有效應力
圖4 滑坡體內有效應力變化
（a）降雨24小時水平位移
（b）降雨48小時水平位移
（c）降雨72小時水平位移
圖5 滑坡水平位移變化
（a）降雨24小時等效塑性應變
（b）降雨48小時等效塑性應變
（c）降雨72小時等效塑性應變
圖6 滑坡體內塑性區發展變化
展開 geostudio中seep降雨模擬
邊界條件該怎么設置
【EDF開源CAE】使用TELEMAC-MASCARET模擬城市降雨造成的內澇沖淹
本案例主要根據調研得到的7.20河南暴雨相關數據而設定輸入條件：
河流上游流量：600 m3/s
降雨量：345 mm/day
模擬時間：24小時
模型結果
經過計算，我們得到了如下圖所示的結果。我們可以用不同的顏色區域表示不同水深。在暴雨前，居民區為黃褐色，水深為0米，河流區則為深藍色，水深大于1米。由于持續的降雨，河流上游流量增大，洪水來襲，地面水位不斷上升。由于地形以及所在位置的差異，各地的水深各不相同。根據色塊的范圍，我們可以判斷各地的風險等級。
下圖則是將仿真結果與衛星圖結合展示。經過計算，我們得到具體時間和具體地點的淹沒水深、歷時等重要信息，并將其可視化展示在衛星圖上，構建逼真的洪水演進場景。
研究結論
我們以高程資料、建筑及街道尺寸信息等，作為仿真計算的輸入模型數據。結合高性能環境流體力學仿真軟件TELEMAC-MASCARET，對一次特大降雨量場景可能造成的城區內澇場景進行推演計算。并采用可視化的效果來顯示計算得到的城市內澇風險的基本要素信息，如洪水涉及范圍及水深、淹沒歷時、水流流速等，為城鎮的洪水防御工作提供了技術基礎。
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展開 MIKE11的一些功能
MIKE11包含如下基本模塊功能：
（1）水動力學模塊（HD）：采用有限差分格式對圣維南方程組進行數值求解，模擬水文特征值（水位和流量），包含自動匹配次臨界流和超臨界流計算， 可以模擬多種水工建筑物，包括堰、箱涵、橋梁和自定義建筑物，靈活運行洪水控制和水庫構筑物（如閘和泵）。
（2）降雨徑流模塊（RR）：對降雨產流和匯流進行模擬。包括用于連續降雨徑流模擬，單一暴雨事件無河流流量記錄的地區，月度土壤濕度計算模型，英國CEH Wallington開發的洪水估算手冊等。
（3）SO結構物操作模塊：根據用戶定義的操作規則來模擬水工結構物的運行，包括閘、堰、抽水泵、水庫等水工結構物。
（4）ST非粘性泥沙輸運模塊：對泥沙在水中的輸移現象進行模擬，研究河道沖淤狀況。
（5）AD對流擴散模塊：包括求解溶解物或懸浮物在水體中的對流擴散過程，能精確計算較大濃度梯度，模擬粘性泥沙的侵蝕和沉積。
（6）EcoLab水質模塊：用于河流、濕地、湖泊、水庫等的水質模擬，預報生態系統的響應、簡單到復雜的水質研究工作、水環境影響評價及水環境修復研究、水環境規劃和許可研究、水質預報。
（7）DB潰壩模塊 ：主要模擬河系中一處或多處潰壩。
MIKE11除上述基本模塊外，還有各種附件模塊如洪水預報（FF）模塊、GIS模塊等。
（8）MIKE BASIN流域水資源規劃和管理平臺：
MIKE BASIN是應用于流域或區域的水資源綜合規劃和管理工具。軟件基于GIS平臺，采用數學模型技術解決流域的地表水產匯計算，地下水資源的計算與評價，流 域水環境狀況分析等具體問題。模型包含進行水庫的優化調度（單庫、多庫聯調）和對水力資源進行模擬計算，對農業灌溉用水、城市工業、生活供水進行計劃調配 等功能模塊。
展開 
降雨強度及持時對邊坡穩定性影響研究
摘 要：
為了分析邊坡在降雨入滲作用下的滲流和穩定性，文章采用有限元強度折減數值模擬法，分析坡面滲流及穩定性受降雨強度、持續時間及類型等因素的影響。結果表明：隨著邊坡降雨強度或持續時間的增加，邊坡最大孔壓逐漸增大，穩定性系數逐步降低。總降雨量相同的情況下，短期暴雨對粘性土坡的影響更為明顯，造成孔壓升高，邊坡穩定性下降。研究結果對邊坡穩定性評估提供參考。
關鍵詞：降雨入滲;邊坡穩定性;數值模擬;ABAQUS;孔隙水壓;
隨著城市建設進程的推進，土地資源日益稀缺，越來越多的工程開始修建于山區，邊坡護坡不當往往造成山體滑坡、崩塌失穩，造成財產重大損失和人員傷亡[1,2]。因此，邊坡穩定性研究成為巖土工程領域的重點研究課題。降雨入滲對邊坡穩定性影響顯著。降雨水分在邊坡地表時，會逐漸向下滲透到邊坡體內部，增大了邊坡土體的飽和度，降低了土體的抗剪強度，誘發邊坡失穩，導致邊坡滑坡或坍塌。此外，降雨還會導致邊坡土體內部的水壓增大，使得土體的抗剪強度進一步降低。在強降雨時，水壓可能會很快上升，從而迅速引發邊坡失穩。國內外研究人員提出了各種理論和數值模擬方法評價降雨條件下邊坡的穩定性，包括極限平衡法、極限分析法和數值模擬方法，如有限元法、有限差分法、離散元法等[4]。趙衡等[5]利用FLAC3D軟件對某路塹邊坡進行數值模擬分析，得出邊坡破壞方式為對稱破壞，并提出斜坡穩定性極限平衡計算方法。喬翔等[6]針對某公路邊坡的剖面模型，采用極限平衡法對坡體不同部位進行穩定性分析，并根據受力分析提出合理的邊坡加固方案。劉勇等[7]以改良的極限平衡法為基礎，結合室內測試和數值模擬技術，揭示降雨對邊坡安全系數產生顯著影響的影響因素，如降雨強度和降雨時長等，并計算了在降雨入滲作用下，非飽和土質邊坡的穩定性。
展開 氙燈老化試驗箱VS耐候試驗箱（超級氙燈）：你的產品適合選哪種來評價？
若直接通過戶外暴露測試，可能需要數年時間才能獲得結果，而人工加速老化測試（如氙燈試驗）可在幾天或幾周內模擬戶外數月甚至數年的老化效果，幫助企業快速評估材料耐久性，優化產品設計。
在材料老化測試領域，氙燈試驗箱因其光譜接近太陽光而被廣泛應用。但根據測試需求的不同，又分為氙燈老化試驗箱和氙燈耐候試驗箱（也稱“超級氙燈”）兩種主要類型。如何選擇適合的設備？首先要了解它們的核心區別。
氙燈老化試驗箱 vs 氙燈耐候試驗箱
雖然兩者均采用氙燈模擬陽光光譜，但設計目標和功能側重點不同：
1. 功能范圍
· 氙燈老化試驗箱：主要模擬紫外線、可見光和紅外線對材料的光老化影響，側重于單一光照條件的加速測試。
· 氙燈耐候試驗箱：除光照外，還能模擬雨水、露水、溫濕度循環等綜合氣候條件，更貼近真實戶外環境。
2. 應用場景
· 老化試驗箱適用于塑料、涂料等材料的耐光性測試；
· 耐候試驗箱則廣泛用于汽車、建材、紡織等行業，需同時評估光照、濕熱、雨水協同作用的場景。
3. 設備設計
· 耐候試驗箱通常配備旋轉樣品架和噴淋系統，確保樣品均勻受光并模擬降雨侵蝕；
· 老化試驗箱可能簡化溫濕度控制，更適合實驗室小樣品測試。
氙燈耐候試驗箱的優勢
1. 模擬真實環境：能夠模擬包括太陽光、紫外光、紅外光、高低濕度、高低溫以及淋雨等戶外環境條件，適用于模擬戶外產品的表面受到的破壞，如太陽光中的紫外線、可見光和紅外線部分，以及雨天的濕氣對材料的影響。
2. 高精度控制：能夠精確設定并維持試驗箱內的溫度和濕度水平，無論是高溫干燥還是高溫高濕的環境條件，都能輕松模擬。
3.
展開 非飽和土邊坡降雨入滲
這是一個更正
在書上關于非飽和土邊坡降雨入滲的算例中，滲透系數與飽和度之間的關系是根據圖1中的兩個經驗公式得到的。這兩個公式取自文獻1，參數也取文獻1中的建議值。對一基質壓力，分別計算出對應的飽和度和滲透折減系數，然后在abaqus中將滲流折減系數和飽和度相關聯。注意到這兩個公式實際上與孔壓的單位有關。參照文獻2，猜測應該用Pa。書里面的數據應該是錯的，深表歉意。
圖1
算例的說明
（1）基質吸力的初始分布
在之前的算例中，初始孔隙水壓力隨高度線性分布，在水位以上越高，孔壓越小（負值）。實際上基質吸力不會那么大。本例中參考文獻1（圖2），認為孔壓最小為-60kPa，即水位以上孔壓從0變化到-60之后不再變化。為便于設置，建模時將相應區域分割開（圖3）.
圖2
圖3
（2）非飽和材料的參數設置
非飽和土需要設置sorption選項，給定孔壓和飽和度之間的關系（圖4），ABAQUS會根據這個關系確定初始的孔隙比。另外在Permeability中通過子選項設定折減系數與飽和度之間的關系。
圖4
（3）初始應力的外部導入
先將材料設為彈性，設置一個soil分析步，選為穩態分析，設置所需要的孔壓分布邊界條件（地下水位在坡腳），通過gravity施加重力荷載，計算得到初始應力分布。
將cae文件另存為一個，改變材料，將第一個分析步replace為geostatic分析步，在load模塊中指定初始應力來源為外部數據庫（圖5，下載cae文件后需按實際情況修改）。如果geostatic分析步不易平衡，可嘗試將步長由固定變更為自動。
圖5
（4）降雨入滲的邊界條件
這里通過指定流量模擬降雨。
展開 康謀分享 | aiSim5激光雷達LiDAR模型驗證方法（二）
aiSim中的LiDAR是一種基于光線追蹤的傳感器，能夠模擬真實LiDAR發射的激光束，將會生成LAS v1.4標準格式的3D點云，包含了方位角、俯仰角和距離等。
aiSim能夠模擬LiDAR單態（Monostatic）和同軸（Coaxial）配置。在aiSim中，LiDAR仿真是將模型建為在某個方向上發射單束光線的點光源，因此，單束光線承載了激光的全部功率。
一、與不同形式降水的相互作用
LiDAR傳感器與不同形式的降水有相互作用：
1、雨天
aiSim的LiDAR模型不會將雨滴視為影響激光反射的幾何形狀，而是基于強度和3D坐標，添加噪聲，從而模擬降雨對于ADAS中LiDAR性能的衰減。
圖1：雨天aiSim5激光雷達點云（2L）
圖2：晴天aiSim5激光雷達點云（2L）
對于雨天的衰減，主要使用公式：
e^(-2·R·γ)
其中R是接收器到物體的距離；γ為大氣消光系數，晴天則為0。
2、霧天
aiSim在仿真中設定“濃霧”中水滴半徑為5μm，可調整空氣中水滴的數量來控制霧氣的大小，同樣采用了與雨天相同的衰減公式。
3、雪天
aiSim仿真的激光光束一旦擊中雪花時，aiSim AIR引擎就會計算返回光束的強度。考慮雪花表面的不規則性，其將會被視為白色漫反射模型，將會導致光束在多個方向上散射，從而影響返回信號的強度和質量。
圖3：雪天aiSim5激光雷達點云（2L）
圖2：晴天aiSim5激光雷達點云（2L）
二、與不同材料的相互作用
aiSim的基于物理的LiDAR模型還會和不同的材料具有相互作用，與Filament相似，能夠提供高度真實和準確的光線與材質交互模擬結果。
展開 整車測試：外觀功能測試篇
檢查天窗密封性能，可通過在雨天或使用噴水設備模擬降雨的情況下，觀察車內是否有漏水現象。同時，測試天窗遮陽簾的開合功能是否正常。
（四）后視鏡與雨刮器功能測試
1、后視鏡調節測試：操作后視鏡調節開關，分別測試電動后視鏡的上下、左右調節功能。觀察后視鏡的調節是否靈活、準確，能否到達指定的調節位置。檢查后視鏡在調節過程中是否有松動、異響現象。對于手動后視鏡，手動調節其角度，感受調節力度是否合適，調節后后視鏡是否能夠穩固固定在相應位置。
2、后視鏡加熱與折疊測試：開啟后視鏡加熱功能，使用紅外測溫儀測量后視鏡表面溫度的變化情況，觀察后視鏡上的水珠或霧氣是否能夠在規定時間內消散。測試后視鏡折疊功能，操作折疊開關，觀察后視鏡折疊和展開的過程是否順暢，有無卡滯現象。
3、雨刮器功能測試：向擋風玻璃噴灑適量的水，啟動雨刮器，分別測試雨刮器的低速、高速、間歇刮水模式。觀察雨刮器的刮水效果，檢查擋風玻璃上是否還有殘留的水漬、水痕，判斷雨刮器刮片是否能夠緊密貼合擋風玻璃，有無漏刮或刮不干凈的情況。同時，檢查雨刮器在停止時是否能夠準確回到初始位置，有無位置偏差。
（五）車身外部裝飾件測試
1、裝飾條與標識測試：仔細檢查車身外部的裝飾條（如車門裝飾條、車窗裝飾條等）是否安裝牢固，有無松動、脫落現象。觀察裝飾條表面是否光滑、平整，有無劃痕、變形或褪色等問題。檢查車輛的品牌標識、型號標識等是否清晰、完整，安裝位置是否正確。
2、保險杠與防撞梁測試：目視檢查保險杠表面是否有裂紋、凹陷、變形等損傷，檢查保險杠與車身的連接是否牢固，縫隙是否均勻。對于可拆卸的保險杠，可通過測量其安裝孔位的尺寸和位置精度，判斷保險杠的安裝是否符合要求。雖然一般不直接對防撞梁進行拆卸測試，但可通過目視檢查防撞梁與車身的連接部位是否有變形、銹蝕等情況，初步判斷防撞梁的狀態。
展開 【CAE案例】高侵蝕性小型山區盆地土壤初始含水量的測定
降雨數據作為輸入文件，可按序導入模型。對于同一場降雨，可編寫Fortran語言自動改變初始土壤含水量的值，以進行率定。下面展示幾個降雨事件的模擬結果。
雨況模擬
對于短時間的強降雨，雨強超過40mm/h，綠線為模擬流量，藍線為實際流量。主洪峰處較好的擬合了效果。
圖3：短歷時強降雨的情況
對于長歷時的小降雨，模型計算值會出現震蕩，可能是由低水深時摩擦力等物理數值的不穩定造成。在洪峰處的模擬還是較為準確。
圖4：長歷時降雨的情況
對于多次降雨疊加形成的多洪峰，模型的模擬結果會出現較大偏差，對于多洪峰的率定標準還需要進一步的改進。
圖5：連續降雨造成了多洪峰的情況
結果分析
總體分析
在完成多場降雨事件的率定后，可得到計算開始時刻的初始土壤含水量。另外計算出前一段時間的累計雨量，分析其間的關系。
下圖為各月份先前15天累計降雨量和土壤初始含水量的點狀關系。可發現，較高的初始土壤含水量一般也是由較大的先前降雨量造成的，與現實邏輯相符。
圖6：各月份先前15天累計降雨量與初始土壤含水量間的點狀關系圖
之后是對不同天數累計降雨量的顯著性進行研究。分別進行了5天，10天，15天，30天累計降雨量的回歸分析，發現15天和30天的累計降雨量與土壤初始含水量關系較大。
圖7：
不同天數的累計降雨量與土壤含水量之間的關系。
展開 無人機大災面前顯身手
北京移動在6月陸續組織了十數次防汛信息上報演練，通過自主研發的“多場景綜合監控支撐系統”，模擬當降雨強度達到藍色及以上預警時啟動防汛應急預案。在汛情的監測預報方面，湖北省研發了巡視無人機、5G智慧無人救生船、水下探視儀等一系列監測設備，并利用無人機對電站水庫進行檢查，排查大壩和庫區安全隱患。（文/魏岳江）
人工智能在河流預警預報中得到應用
