計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在水電工程施工中的應(yīng)用探討

吳漫

（銅仁學(xué)院 貴州省銅仁市 554300）

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在水電工程施工中的應(yīng)用探討

吳漫

（銅仁學(xué)院 貴州省銅仁市 554300）

隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，在水電工程建設(shè)中，依靠先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行施工建設(shè)不僅能提高其工作效率，使工程施工進(jìn)度得到有效保障，同時(shí)還能節(jié)省相應(yīng)的人力物力，降低相應(yīng)的成本，其中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在水電工程建設(shè)中發(fā)揮了很好的作用。本文通過分析計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的特點(diǎn)及其在施工應(yīng)用中的發(fā)展現(xiàn)狀，探討其在水電工程施工中的具體應(yīng)用。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；水電工程施工；現(xiàn)狀；應(yīng)用

水電工程建設(shè)對(duì)國(guó)家和人民群眾來說都意義重大，其直接關(guān)系到民生的生存安全及社會(huì)的發(fā)展，在建設(shè)施工過程中充分利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)水電工程施工建設(shè)不僅使工程設(shè)計(jì)方案更加完善，而且還能規(guī)避一些不確定的風(fēng)險(xiǎn)因素，保證工程建設(shè)的正常進(jìn)行，同時(shí)還能保障水電工程施工時(shí)的工程質(zhì)量及控制施工成本。

1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的特點(diǎn)概況

（1）科學(xué)合理的運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能快速模擬出多種施工建設(shè)方案，并在幾種施工方案中作出很好的分析判斷，避免人力物力以及財(cái)力的無畏浪費(fèi)。

（2）在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)運(yùn)用過程中還能把水電工程施工過程中有可能遇到的問題進(jìn)行匯總集中，并及時(shí)的做好相應(yīng)的處理預(yù)防措施，使水電工程的施工建設(shè)能夠順利進(jìn)行下去。

（3）在水電工程施工建設(shè)中，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可節(jié)省相應(yīng)的資金使用情況，降低施工建設(shè)的具體成本。

（4）在水電工程施工過程中利用計(jì)算機(jī)仿真反術(shù)模擬出的施工結(jié)果可以促使施工方案在設(shè)計(jì)制作上更加完善健全，其可行性更高，而且根據(jù)計(jì)算機(jī)精確的計(jì)算能力與高度的分析能力可以實(shí)現(xiàn)水電工程施工的電子模擬圖像，通過此圖像可以分析施工時(shí)各種制約因素。

（5）計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，不僅在水電工程的施工過程中可以用到，還可在其他類似的工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮其巨大的作用[1]。

2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在水電工程施工中的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

在我國(guó)的水電工程施工中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)最早是從1986年開始，天津大學(xué)和四川成都水利水電勘測(cè)院首先將計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)應(yīng)用到二灘水電站的雙曲拱壩澆筑施工模擬上，自此，我國(guó)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在水利水電領(lǐng)域的工程建設(shè)不斷得到應(yīng)用，其應(yīng)用范圍也越來越廣。后來，天津大學(xué)、武漢水利電力大學(xué)及大連理工大學(xué)等高等院校將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用到混凝土的堤壩澆筑與填筑、地下廠房系統(tǒng)、地下洞室及地下溢洪道挖掘等中去，其中，天津大學(xué)引入了先進(jìn)的循環(huán)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)模擬方法，并將其成功的應(yīng)用到地下廠房系統(tǒng)的開挖建設(shè)中，另外研發(fā)了CONS循環(huán)網(wǎng)絡(luò)摸擬系統(tǒng)，并充分地與網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)進(jìn)行相互結(jié)合實(shí)現(xiàn)了地下洞室群挖掘的綜合模擬，排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型與計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)互相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了水電工程中交通系統(tǒng)的模擬[2]。

到了90年代初期，天津大學(xué)將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與其他控制系統(tǒng)相互結(jié)合建立了堆石壩的施工過程管理與控制的模型，使系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)整功能得以充分實(shí)現(xiàn)，從而模擬出模型更能反映真實(shí)的實(shí)際情況，相應(yīng)的也提高了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)具體控制的真實(shí)可靠性，后來針對(duì)三峽大壩的建設(shè)情況，先后通過三維動(dòng)畫仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)了混凝土的模擬澆筑，另外還能過計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合開發(fā)了可視化的演示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了工程建設(shè)進(jìn)程的真實(shí)模擬[2]。

3 在水電工程施工中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 在水電工程截流施工中的應(yīng)用

在水電工程施工中，截流施工是工程建設(shè)中較為常見的施工項(xiàng)目，其起到有效控制施工進(jìn)度的作用。運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能夠便方便快捷地發(fā)現(xiàn)截流施工中所存在的問題，同時(shí)對(duì)這些問題能夠很好的實(shí)現(xiàn)定量控制，從而以高效率的工作方式建立多種截流施工方案，然后根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行優(yōu)質(zhì)選擇，相應(yīng)地降低了工程建設(shè)成本以及施工風(fēng)險(xiǎn)，最終可以有效提升截流施工的成功機(jī)率。

在截流施工中通常用的技術(shù)方法就是平堵與立堵兩種，這其中主要是立堵截流施工方法，在其截流施工的過程中，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)料場(chǎng)的規(guī)劃與調(diào)度，及交通運(yùn)輸?shù)淖饔?，一般情況下立堵截流施工的方法工程量比較集中，而且工程強(qiáng)度大，相應(yīng)的對(duì)在施工組織起來要更加嚴(yán)格。同時(shí)在截流施工的過程中，填筑土方的力量與拋入材料的大小都受到水流速度變化的影響制約：①填筑材料的多少量度受到流量的影響較大；②在截流時(shí)必須跟隨著龍口的寬度發(fā)生變化而進(jìn)行相應(yīng)的流速變化，也就是流速分區(qū)，因此，在水電工程截流施工過程中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)則要根據(jù)截流的水力值大小，河道水流條件，地形條件以及相應(yīng)的地質(zhì)條件進(jìn)行具體的計(jì)算[3]。

3.2 在水電工程土石壩施工中的應(yīng)用

在水電工程施工中，土石壩工程是一個(gè)重點(diǎn)的施工項(xiàng)目，在土石壩的施工過程中，主要有三個(gè)重點(diǎn)問題需要解決：

（1）土石料場(chǎng)的調(diào)度規(guī)劃。

（2）運(yùn)輸?shù)缆放c機(jī)械的規(guī)劃組織管理。

（3）土石壩在填筑過程中其施工環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)規(guī)劃與工程進(jìn)度方案的制定實(shí)施[3]。

根據(jù)三個(gè)重點(diǎn)問題建立三個(gè)不同的仿真模型，即土石優(yōu)化調(diào)運(yùn)仿真模型、施工運(yùn)輸仿真模型及土石壩填筑過程的仿真模型，然后再根據(jù)三個(gè)模型相互之間的影響制約關(guān)系將其集中一起，建立一個(gè)相對(duì)完整的土石壩施仿真系統(tǒng)[3]。

針對(duì)土石優(yōu)化調(diào)運(yùn)仿真模型的建立，可根據(jù)土石壩的施工設(shè)計(jì)方案建立相應(yīng)時(shí)段的土石線性規(guī)劃模型，再結(jié)合料場(chǎng)的綜合編號(hào)以及相應(yīng)的實(shí)際要求形成總的土石優(yōu)化調(diào)運(yùn)仿真模型；土石壩的施工運(yùn)輸模型通常情況下應(yīng)建立成排隊(duì)仿真網(wǎng)絡(luò)模型，可計(jì)算出機(jī)械的利用率，行車密度，車輛的分布概率，錯(cuò)車交叉情況以及排隊(duì)等車情況等，以評(píng)價(jià)出其相應(yīng)的運(yùn)輸能力以及決策出道路的相應(yīng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于土石壩的填筑仿真模型的建立，首先應(yīng)將施工過程分成若干層，以每一層的填鋪情況來進(jìn)行相應(yīng)的服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)土石壩填筑的一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。3.3在水電工程混凝土壩澆筑施工中的應(yīng)用

在水電工程施工過程中，混凝土壩的澆筑施工是穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)，混凝土壩澆筑施工的仿真模型的建立主要是為了預(yù)測(cè)混凝土壩的澆筑工期以及能夠具體控制工程施工過程；其仿真模型的建立，首先要對(duì)需要澆筑的注塊以及相應(yīng)的運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行編號(hào)，再根據(jù)澆筑施工方案安排澆筑的順序，同時(shí)還要計(jì)算注塊在澆筑時(shí)的施工作業(yè)進(jìn)程，最終計(jì)算出混凝土壩施工方案的實(shí)際施工工期時(shí)間；在混凝土壩的澆筑施工過程中，必須在滿足相應(yīng)的前提條件下以注塊的實(shí)際澆筑順序及其設(shè)備來減少相應(yīng)的閑置時(shí)間、努力縮短施工工期。通常情況下，前提條件是注塊澆筑的時(shí)間、相鄰注塊的高度差異，及拆模條件，另外還有起重機(jī)的工作范圍與干擾因素等，混凝土壩的澆筑施工的本質(zhì)就是以起重機(jī)作為主導(dǎo)設(shè)備，以相應(yīng)的規(guī)則將注塊設(shè)定成排隊(duì)服務(wù)系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

在水電工程施工建設(shè)過程中，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能夠有效解決許多技術(shù)難題，同時(shí)可以為相關(guān)的工作人員組建一個(gè)真實(shí)性強(qiáng)，交互性高的管理平臺(tái)，從而能夠更好的控制與管理水電工程的施工情況。本文通過分析計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的特點(diǎn)及其在施工應(yīng)用中的發(fā)展現(xiàn)狀，探討其在水電工程施工中的具體應(yīng)用，以期能對(duì)我國(guó)的水電工程施工起到相應(yīng)的幫助作用。

[1]劉洪久.計(jì)算機(jī)仿真在水電工程施工中的發(fā)展和應(yīng)用[J].黑龍江水利科技，2005（03）：116.

[2]姜振.分析全過程動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)及其在水利水電工程施工中的應(yīng)用[J].江西建材，2015（23）：134+142.

[3]李風(fēng)云.論計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用[J].山西建筑，2009（24）：365～366.

TP391.9

A

1004-7344（2016）24-0267-02

2016-8-12

吳漫（1972-），男，侗族，貴州銅仁人，計(jì)算機(jī)講師，本科，從事計(jì)算機(jī)及教育技術(shù)專業(yè)教學(xué)工作。