基于图像识别地桥墩局部冲刷形态模拟研究

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1、华北水利水电学院硕士学位论文基于图像识别的桥墩局部冲刷形态模拟研究姓名：谢锋申请学位级别：硕士专业：水力学及河流动力学指导教师：孙东坡;张先起2011-05华北水利水电学院硕士学位论文基于图像识别的桥墩局部冲刷形态模拟研究摘要桥梁由于墩台局部冲刷深度过大，导致基础埋置深度不足而遭到破损的例子比比皆是。因此预测桥墩局部冲刷深度一直是水利工程界和交通运输界极为关注的问题，同时也是桥渡设计施工中最重要和最难完善解决的问题。随着对桥梁设计和施工的要求不断提高，对于桥墩局部冲刷地形的预测不仅关注深度，同时关注

2、形态，关注发展过程，这样才能更好地为工程实践与理论研究提供技术支撑。本文针对典型工程的桥墩局部冲刷问题，采用河工模型试验的方法，在玻璃水槽中，对不同流量和不同河床底坡条件下的桥墩附近的流态、流场以及桥墩局部冲刷坑的发展和形态进行研究。根据河工模型试验地形测量的非接触性、高精度等特点，引入图像处理与分析的技术，提出了以波长635nm的红色线状激光为辅助光源、MATLAB图像识别处理技术为基础的河工模型试验地形测量及处理系统。通过水沙数学模型对系列模型法不同条件下的桥墩周围的流场及冲刷坑发展过程进行详细

3、分析。以模型试验的实测冲刷坑数据为基础，采用空间曲面分析法、回归分析法和神经网络法对冲刷坑形态进行对比模拟。本文经过对河工模型试验地形测量的实际应用以及对处理系统的误差分析，表明作者提出的河工模型试验地形测量及处理系统在模型试验精细地形信息研究中是一种有效的辅助工具。通过水沙数学模型的模拟结果与实测结果对照，两者有较好的吻合，证明该模型具有一定的可靠度。采用以模型试验实测冲刷坑数据为基础的分析法，建立不同条件与桥墩局部冲刷坑形态之间的关系，对比模拟的结果论证了该分析法的可行性。它可以为桥梁工程设计与

4、防护研究提供较好技术手段。关键词：桥墩；局部冲刷；图像识别；形态模拟I华北水利水电学院硕士学位论文RESEARCHONLOCALSCOURINGFORMOFPIER BASEDONIMAGERECOGNITIONABSTRACTDuetoexcessivelocalscouringdepthofthepier,whichresultsindeficiencyofbasicburialdepth,thebridgesuffersfromgreatdamage.Similarexamplesareuni

5、versal.Therefore,predictionaboutlocalscouringdepthofthepierisalwaysabigfocusofconservancyengineeringandtransportationfield,meanwhileit’sthemostimportantandthemostdifficultproblemtobesolvedinthedesignandconstructionofthebridge.Withconstantlyincreasingde

6、mandofthedesignandconstructionofbridge,focusonboththedepthandformoflocalscouringdepthofthepierismuchmorepropitioustoprovidetechnicalsupportforengineeringpracticeandtheoreticalresearch.Incombinationwiththeexistingproblemsoflocalscouringdepthofthepierint

7、hetypicalengineering,thepaperadoptsrivermodeltest,andundertakesthestudyonflowpatternandflowfieldnearthepierundertheconditionsofdifferentflowsanddifferentriverbottomslopes,andthedevelopmentandtheformoflocalscouringdepthofthepier.Accordingtonon-contactan

8、dhigh-precisioncharacteristicsoflandformmeasurementofrivermodeltest,thepaperintroducesimageprocessingandanalysistechnology,andputforwardlandformmeasuringandprocessingsystemwith635nmredlinearlaserwavelengthforauxiliaryilluminantandMATLAB