試析水利水電工程施工水流控制過(guò)程的仿真

摘要 有效結(jié)合計(jì)算機(jī)可視技術(shù)以及系統(tǒng)仿真，就形成了一種新仿真模式一一可視仿真技術(shù)?？墒欠抡胬碚摽劬唧w實(shí)踐方法有：動(dòng)態(tài)仿真理論、圖形輔助建模、可視技術(shù)以及GIS三維動(dòng)態(tài)建模等，最終實(shí)現(xiàn)仿真建模以及成果可視化。水利水電工程中應(yīng)用這種可視仿真技術(shù)能夠在施工的時(shí)候依據(jù)具體可視結(jié)果來(lái)合理布置施工。本文主要對(duì)水利水電工程具體施工水流控制整個(gè)過(guò)程的仿真進(jìn)行分析探討，提出筆者的思考扣建議，僅供參考。

關(guān)鍵詞 水利水電工程 水流控制 仿真

因?yàn)樗姽こ虒?shí)際施工過(guò)程具有很高的難度，并且投資比較多，所以選擇比較合理的具體施工方案對(duì)確保工程建設(shè)質(zhì)量具有非常大的意義。在施工的時(shí)候，應(yīng)該充分考慮工程特點(diǎn)以及實(shí)際施工條件。施工方案主要包含有：工程進(jìn)度以及工程布置和蓄水等方面。水流控制屬于動(dòng)態(tài)過(guò)程，簡(jiǎn)單模型難以對(duì)其進(jìn)行分析，所以必須應(yīng)用這種可視動(dòng)態(tài)技術(shù)。該技術(shù)的產(chǎn)生給水利水電施工過(guò)程中出現(xiàn)的這種問(wèn)題提供了一個(gè)全新的解決思路，同時(shí)在我國(guó)很多重點(diǎn)水利工程施工中獲得了比較理想的應(yīng)用效果。

一、可視仿真技術(shù)簡(jiǎn)介

這種可視仿真技術(shù)是一種現(xiàn)代化仿真技術(shù)，其是建模技術(shù)以及計(jì)算機(jī)可視技術(shù)的有效結(jié)合，利用圖形、圖像等方式跟蹤仿真計(jì)算，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行后期處理，最后把結(jié)果通過(guò)可視化圖像這種形式清楚展示在屏幕上，讓工程能夠第一時(shí)間得到高效以及直觀的詳細(xì)建模信息。

二、以GIS為基礎(chǔ)的可視仿真技術(shù)的構(gòu)建和在水流控制中的實(shí)際應(yīng)用

（一）面向?qū)ο蟮膱D像輔助優(yōu)化仿真建模

建模的過(guò)程中采取面向?qū)ο筮@種方式，能夠讓結(jié)果更加的自然以及直觀，用戶(hù)能夠把所有活動(dòng)均當(dāng)作直觀對(duì)象，同時(shí)依據(jù)對(duì)象具體類(lèi)屬關(guān)系以及自身特性建立仿真模型，該過(guò)程和人類(lèi)對(duì)可視世界里面的事件進(jìn)行分類(lèi)所用的習(xí)慣模式是相似的。所以，仿真操作用戶(hù)很快適應(yīng)物理模型變成計(jì)算機(jī)模型，同時(shí)該方式也非常便于擴(kuò)充。除此之外，利用對(duì)象層次結(jié)構(gòu)這種方式來(lái)設(shè)計(jì)，能夠顯著提升代碼實(shí)際利用率。在子系統(tǒng)里面，可以利用圖形建模，描述一些很難用語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)的相應(yīng)信息，同時(shí)面向?qū)ο筮@種建模系統(tǒng)是不同子系統(tǒng)組成的，子系統(tǒng)能夠被分解成原始子系統(tǒng)。所以這種以及建模方式是利用不同系統(tǒng)子模型建立一個(gè)整體模型，這和施工系統(tǒng)規(guī)律是相符的，能夠利用子系統(tǒng)所具有的屬性以及發(fā)生的改變反映實(shí)際整體狀況。

（二）以動(dòng)態(tài)實(shí)體參數(shù)化為基礎(chǔ)的優(yōu)化仿真建模

依據(jù)仿真對(duì)象所具有的特點(diǎn)以及屬性，利用點(diǎn)、線、面以及體具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)把其表達(dá)出來(lái)，動(dòng)態(tài)實(shí)體模型能夠?qū)?duì)象具體屬性信息非常直觀的反映出來(lái)，利用幾何圖形以及屬性相對(duì)性關(guān)系建立以GIS為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)和圖形結(jié)構(gòu)，同時(shí)反映出不同時(shí)間段具體水流動(dòng)態(tài)，所以數(shù)據(jù)和圖形不僅要描述幾何特征以及屬性，同時(shí)還應(yīng)該表達(dá)時(shí)間特征，仿真時(shí)效性。如果實(shí)體建模的時(shí)候應(yīng)用參數(shù)化模型，就能夠使該過(guò)程得到簡(jiǎn)化。所謂參數(shù)化建模，就是利用幾何相關(guān)關(guān)系建立不同參數(shù)化具體特征部件，同時(shí)建立整體幾何結(jié)構(gòu)，可是以水流控制為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)性，各個(gè)部件具有不同參數(shù)。

（三）以GIS為基礎(chǔ)的可視仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

該可視仿真系統(tǒng)首先接受GIS信息，同時(shí)在動(dòng)態(tài)可視化的時(shí)候通過(guò)GIS動(dòng)態(tài)信息實(shí)現(xiàn)可視展現(xiàn)。由于GIS具備相應(yīng)的空間信息具體組織機(jī)制，所以早展示仿真結(jié)果的時(shí)候具有很大優(yōu)勢(shì)。在仿真系統(tǒng)里面，操作用戶(hù)能夠利用展示圖像這種方式使仿真階段能夠交互控制，直到完全理解具體仿真信息。該過(guò)程中，相關(guān)操作用戶(hù)能夠依據(jù)系統(tǒng)操作界面以及仿真系統(tǒng)的反饋結(jié)果，達(dá)到水流同步交互具體仿真控制的目的。

（四）以GIS為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)仿真演示方法

由于該動(dòng)態(tài)仿真演示方法利用三維立體形態(tài)對(duì)所有時(shí)間段的相應(yīng)仿真對(duì)象進(jìn)行真實(shí)再現(xiàn)，所以利用該方法可以量仿真系統(tǒng)里面的所有數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化全部體現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)通過(guò)直觀方式將其展現(xiàn)出來(lái)，及時(shí)獲得水流控制具體動(dòng)態(tài)信息，展現(xiàn)相應(yīng)環(huán)節(jié)里面的動(dòng)態(tài)單元。動(dòng)態(tài)展示的時(shí)候，具備時(shí)間特征信息的相應(yīng)水流幾何形狀將會(huì)在時(shí)間的變化下發(fā)生改變，所以水流控制時(shí)，應(yīng)該把整體動(dòng)態(tài)面貌全部存在圖形庫(kù)里面，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)、屬性以及圖形構(gòu)建相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，這樣用戶(hù)就能夠依據(jù)意愿調(diào)取動(dòng)態(tài)仿真信息。

（五）在水利工程水流控制過(guò)程中應(yīng)用可視仿真技術(shù)

對(duì)水利工程進(jìn)行導(dǎo)流設(shè)計(jì)以及管理是工程重點(diǎn)，涉及的數(shù)據(jù)以及圖形信息非常多，比如，地質(zhì)、壩區(qū)地形以及水文等，同時(shí)必須和施工布置、導(dǎo)流方案以及樞紐設(shè)計(jì)等不同數(shù)據(jù)和圖形相結(jié)合，提高工程效率以及施工質(zhì)量的關(guān)鍵就是高效搜集以及管理上述各種信息。而導(dǎo)流方案設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，水流控制具有動(dòng)態(tài)性，所以，利用可視仿真技術(shù)能夠?qū)⒕唧w數(shù)據(jù)以及圖像直觀表現(xiàn)出來(lái)，這對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)相應(yīng)的導(dǎo)流方案非常重要。在這一基礎(chǔ)上，建立和水電工程導(dǎo)截流相適應(yīng)的具體動(dòng)態(tài)可視化方案，同時(shí)利用導(dǎo)流可視信息實(shí)現(xiàn)三維演示以及管理。導(dǎo)流系統(tǒng)里面所有動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)均能夠被分成線形以及非線性，所謂線性環(huán)節(jié)，就是將某一典型動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)當(dāng)做運(yùn)算基本部件，而非線性環(huán)節(jié)就是利用不同典型動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)不可以組成環(huán)節(jié)的相應(yīng)模型構(gòu)成，這兩種動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)的輸入以及輸出變量均有固定函數(shù)關(guān)系：。

三、結(jié)束語(yǔ)

以GIS為基礎(chǔ)的具體可視化仿真技術(shù)能夠進(jìn)行高科技仿真建模以及成果可視化，利用可視成果，能夠?yàn)楣こ淌┕ぬ峁┍容^有價(jià)值的參考。本文所研究的這種可視仿真系統(tǒng)是通過(guò)三維圖形以及數(shù)字等形式給工程水流控制提供了所有時(shí)刻的參數(shù)狀況，產(chǎn)生的可視效果非常好，具有比較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性。將可視仿真技術(shù)應(yīng)用于水電工程里面，能夠使工程管理方案變得可視化、數(shù)字化以及智能化，有效提升水利水電工程所獲得的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益，防止產(chǎn)生不必要的損失，具有非常大的推廣應(yīng)用價(jià)值。