孔隙地下水流场可视化是以孔隙地下水为研究对象,将科学计算可视化技术应用到水文地质领域和地下水流场的可视化表达中,属于矢量场可视化的一种。传统的可视化方法(如点图标法、流线法等)大多是瞬时状态下的静态模拟或者是假动态模拟,不能很好地表达地下水流场的动态性。而粒子系统被认为是迄今以来模拟不规则动态模糊物体最为成功的图形生成算法之一,并得到了广泛的研究和应用。因此本文提出采用粒子系统理论方法,以孔隙地下水为研究对象,研究实现孔隙地下水流场的动态可视化模拟表达。本文主要的研究工作和成果包括如下四个方面:(1)深入分析了本论文涉及的理论知识和关键技术,并查阅了国内外的相关文献资料,详细总结了孔隙地下水流场的基本特征及运动过程机理、粒子系统的基本原理及其应用情况和地下水流场可视化的研究现状及存在的不足等问题。(2)通过分析孔隙地下水形成的机理特征和时空属性变化规律,基于粒子系统的理论方法构建了适用于孔隙地下水流场的粒子系统模型并设计了流体粒子的相关属性,其中包括初始粒子的数量、粒子的生命周期,以及粒子的形状透明度等属性。(3)探讨了孔隙地下水流场的粒子流轨迹计算方法和可视化方法。基于研究区的监测井水位数据,插值得到研究区水位等值线,并计算得出流体粒子的运动速度,从而可以有规律地变化更新粒子的位置、速度和生命周期等属性。在可视化方法研究中,设计了粒子的大小、透明度和颜色等属性,同时采用了VTK的纹理贴图、伪粒子粘度等方法,以增强孔隙地下水流场模拟效果的真实性。(4)基于上述研究成果,以盐城市的第Ⅲ承压含水层孔隙地下水为研究对象,采用面向对象的C++语言和MFC开发类库,以Visual Studio 2010为开发平台,选用VTK作为渲染引擎和可视化工具,开发了孔隙地下水流场可视化系统,实现了基于粒子系统的孔隙地下水流场的动态的可视化表达,验证了粒子系统用于孔隙地下水流场模拟表达的可行性和适用性。