水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備

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水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備

摘要：為應(yīng)對全球城市化的快速進(jìn)展，迫切需要加強(qiáng)公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為此開發(fā)了大量的先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備。對其中的“土木工程裝配設(shè)計(jì)”方案、Roxar RMS水庫建模軟件、HydroQuest River水輪機(jī)，以及徠卡新型測量系統(tǒng)進(jìn)行了簡要介紹。

關(guān)鍵詞：土工工程；裝配設(shè)計(jì)；新型技術(shù)

1“土木工程裝配設(shè)計(jì)”方案

據(jù)預(yù)測，到2025年，特別是隨著印度和拉丁美洲等地的快速城市化進(jìn)程，全球人口將達(dá)到81億。為妥善應(yīng)對這一狀況，估計(jì)將投入9萬億美元用于公共設(shè)施的建設(shè)。快速和低成本交付需求的猛增，使許多工程都受到不同干擾因素和人為因素的困擾，這些都導(dǎo)致了工期延遲，故障率和成本增加。

為此，達(dá)索系統(tǒng)(Dassault Systèmes)公司，作為一家3D設(shè)計(jì)軟件、3D數(shù)字實(shí)體模型和產(chǎn)品生命周期管理(PLM)方案的開發(fā)商，為建筑、工程和建造(AEC)業(yè)提供了名為“土木工程裝配設(shè)計(jì)”的行業(yè)解決方案，以為道路、橋梁、隧道、鐵路、高速公路、大壩等主要公共設(shè)施提供更富有成效的和更精確的設(shè)計(jì)?！巴聊竟こ萄b配設(shè)計(jì)”是與上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司(SMEDI)共同研發(fā)的。

借助于達(dá)索系統(tǒng)公司的“3DEXPERIENCE”平臺，土木工程師利用該系統(tǒng)可在200 km的范圍內(nèi)全方位地開展土木基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。地理位置與地形的前期研究、可重復(fù)使用的自適應(yīng)3D模型、可自動(dòng)布置的結(jié)構(gòu)性組件，以及數(shù)據(jù)導(dǎo)入和重量分析為快速設(shè)計(jì)和調(diào)整建筑信息模型(BIM)結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件，BIM結(jié)構(gòu)與AEC工業(yè)數(shù)據(jù)格式(包括IFC和Omniclass)完全兼容。

SMEDI董事長指出，自2012年聯(lián)合達(dá)索系統(tǒng)公司成立土木工程研究中心以來，兩家公司共同為土木設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)解決方案的探索和發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。“土木工程裝配設(shè)計(jì)”的出臺，將使土木工程工業(yè)發(fā)展的信息化、標(biāo)準(zhǔn)化和精細(xì)化得到加強(qiáng)。這種AEC法將為從事土木工程設(shè)計(jì)和負(fù)責(zé)基礎(chǔ)設(shè)施流程的工作人員之間搭建一個(gè)開放的平臺，為全球土木工程業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到較大的推動(dòng)作用。

同時(shí)，受益于貫穿于設(shè)計(jì)、工程規(guī)劃、制造、建造及業(yè)主團(tuán)隊(duì)間的相互合作，應(yīng)用完整、可重復(fù)使用的自適應(yīng)模型和設(shè)計(jì)元素以及實(shí)時(shí)報(bào)告，“土木工程裝配設(shè)計(jì)”的行業(yè)解決方案將土木基礎(chǔ)設(shè)施工程的精確性提到了一個(gè)新的臺階。同SMEDI的長期緊密合作，有助于提供從設(shè)計(jì)到建造的全方位的解決方案，滿足當(dāng)今和將來全球人類對基礎(chǔ)設(shè)施的需求。

根據(jù)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)可解決大型基礎(chǔ)設(shè)施管理者面臨的諸多難題。

(1) 減少浪費(fèi)和重復(fù)工作。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工過程不同，可將概念性設(shè)計(jì)同制造數(shù)據(jù)、成本、質(zhì)量參數(shù)和時(shí)間相互結(jié)合。超過75%的工程設(shè)計(jì)方案可從自定義、可重復(fù)使用和自動(dòng)生成的模板中直接生成。

(2) 提高工作效率。一個(gè)針對所有土木工程設(shè)計(jì)的平臺包含了來至團(tuán)隊(duì)和用戶的專業(yè)知識，可隨時(shí)獲取和使用最新的信息。

(3) 加強(qiáng)合作。從工具延伸到概念、設(shè)計(jì)、工程、制造、建造和業(yè)主團(tuán)隊(duì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，確保同時(shí)、實(shí)時(shí)瀏覽設(shè)計(jì)模型及工程數(shù)據(jù)，輕松修改工程設(shè)計(jì)。

2Roxar RMS水庫建模軟件

艾默生過程管理公司最近推出了其最新的水庫建模軟件，Roxar RMS。新版本的RMS 2013.1，配備有增強(qiáng)型的結(jié)構(gòu)建模工具，可識別數(shù)據(jù)在實(shí)際使用中存在的不確定性并提升其靈敏度，便于建模工程師建立地質(zhì)場景、調(diào)查結(jié)構(gòu)不確定性的全方位影響和最大價(jià)值化水庫資產(chǎn)。

在以往的水庫建模中，工程師們常常不得不依靠最好的故障與基準(zhǔn)評估案例，而這些案例固有的不確定性低估了水庫庫容實(shí)際存在的不確定性。

隨著新產(chǎn)品Roxar RMS的發(fā)售以及結(jié)構(gòu)建模和網(wǎng)格化工具的緊密結(jié)合，用戶可以更有效地量化不確定性并增強(qiáng)重要決策的信心，如何處鉆孔、采取怎樣的生產(chǎn)策略和如何最大化地還原。

作為新功能升級的一部分，RMS2013.1將故障不確定性工具箱同結(jié)構(gòu)建模和3D網(wǎng)格化進(jìn)一步結(jié)合。這使得用戶可以根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的不確定性，建立完整的故障不確定性模型和對不同場景進(jìn)行廣泛的調(diào)查研究。

同時(shí)，基準(zhǔn)不確定性建模工具大大增強(qiáng)，便于用戶基于鉆井標(biāo)定、速度、振動(dòng)傳播時(shí)間以及等容線等不確定的數(shù)據(jù)和信息創(chuàng)建基準(zhǔn)和區(qū)域。不確定性建模隨著新參數(shù)的增加而得以擴(kuò)展。

鉆井定標(biāo)可調(diào)式3D網(wǎng)格，借助這種新工具，模型的準(zhǔn)確度進(jìn)一步得到提升，同時(shí)，增強(qiáng)版的等容線建模工具為用戶處理等容線輸入數(shù)據(jù)提供了可靠的質(zhì)量保障。

基于對地球物理領(lǐng)域的關(guān)注，對一套新型的模型驅(qū)動(dòng)解釋(MDI)工具進(jìn)行了改進(jìn)，該工具首次在2013RMS中發(fā)布，通過對速度模型進(jìn)行質(zhì)量控制的新工具來改進(jìn)MDI和速度模擬，為基準(zhǔn)的不確定性建模提供了輸入數(shù)據(jù)。

通過多線程(可并行計(jì)算)，效率和性能都得到提升，新的SEG-Y引入了函數(shù)和RMS數(shù)據(jù)瀏覽器，隨著管理和故障分組/分類的改進(jìn)，為用戶處理大量數(shù)據(jù)提供了便利。Roxar RMS2013.1帶有預(yù)測分析工具，這有助于在非常規(guī)現(xiàn)場確定最佳點(diǎn)。

總之，該系統(tǒng)的出現(xiàn)，使管理者在提升水庫經(jīng)濟(jì)性效益、改進(jìn)決策并提高工作效率方面更有信心。Roxar RMS正在改變水庫建模的格局。

艾默生公司推出的水庫建模旗艦系統(tǒng)Roxar RMS 由24個(gè)完整集成的軟件模塊組成，為仿真工作流提供了一套無縫而又完全集成的振動(dòng)仿真。這包括振動(dòng)解釋、結(jié)構(gòu)模型建造、3D網(wǎng)格化、巖相及巖石物理建模、流體仿真、鉆井規(guī)劃以及不確定性建模工具。RMS可在紅帽公司的64位Linux企業(yè)版第5和6版以及64位Windows 7平臺上運(yùn)行。

3HydroQuest River水輪機(jī)

HydroQuest公司，作為創(chuàng)新性水輪機(jī)制造廠的設(shè)計(jì)者與制造者，一直在與諾曼底機(jī)械制造公司(CMN)就海洋水動(dòng)力水輪機(jī)項(xiàng)目展開合作。該公司近期還推出了河流水動(dòng)力水輪機(jī)(river hydrokinetic turbine)系列。

該水輪機(jī)的試運(yùn)行在法屬圭亞那，特別是在奧爾良取得了成功，在奧爾良，投運(yùn)了該種水輪機(jī)，并在隨后幾周內(nèi)首次將其并入法國電網(wǎng)。該公司試圖擴(kuò)大自己在法國以及全世界，特別是在非洲大陸、拉丁美洲、亞洲、意大利、巴西或俄羅斯的影響。

縱觀2015年12月在巴黎召開的轉(zhuǎn)型和第21次締約方會(huì)通過的法案，可再生能源將作為重要的論題，并可作為在應(yīng)對全世界持續(xù)增長的能源需求時(shí)可依靠的重要能源。不管是用于河道的、海洋的或者河口的水輪機(jī)，都具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ瑑H全球河流水電的裝機(jī)容量就達(dá)3 000 MW，直接經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)150億歐元。

HydroQuest公司的CEO指出，全世界很大一部分的河流及河口都可以裝配水輪機(jī)，以作為其他能源的補(bǔ)充，這在法國尤其如此。法國環(huán)境與能源控制署呼吁開發(fā)水電。這一舉措將促進(jìn)法國的工業(yè)結(jié)構(gòu)向更高效能和環(huán)保的方向發(fā)展。

HydroQuest公司表明，完全模塊化的水輪發(fā)電機(jī)可應(yīng)用于各種斷面的河流，最潛深度為2 m。

已有兩臺河流水動(dòng)力水輪機(jī)在法國制造完成，即HydroQuest River 1.40和HydroQuest River 2.80機(jī)型，分別為一級和兩級，標(biāo)稱額定功率為40 kW和80 kW。

Hydro Quest河流水動(dòng)力水輪機(jī)特點(diǎn)如下：

(1) 貫流式雙垂直軸設(shè)計(jì)。

(2) 設(shè)計(jì)有防護(hù)網(wǎng)，對雜物有著很好的防護(hù)作用。

(3) 安裝維護(hù)簡便，通過直接與由水下電纜和活動(dòng)式水輪機(jī)固定桿固定的駁船連接。

(4) 機(jī)組低轉(zhuǎn)速，對環(huán)境破壞可忽略不計(jì)，特別是在野外。

HydroQuest河流水動(dòng)力水輪機(jī)已經(jīng)過了實(shí)際環(huán)境的測試。

(1) 法屬圭亞那的歐雅帕克(Dyapock)河。在法國電力公司的管控下，面對亞馬遜生態(tài)系統(tǒng)極端環(huán)境，河流水動(dòng)力水輪機(jī)在該河上運(yùn)行了2 a。

(2) 奧爾良的盧瓦爾(Loire)河。HydroQuest River 1.40在該河上運(yùn)行6個(gè)月，驗(yàn)證了其安裝的穩(wěn)定性，并優(yōu)化了其自然環(huán)境下的運(yùn)行性能。這臺水輪機(jī)將成為并入法國電網(wǎng)的第1臺河流水動(dòng)力水輪機(jī)。

未來，公司打算將HydroQuest河流水動(dòng)力水輪機(jī)用于法國其他水電站，并將其推廣應(yīng)用于意大利、巴西、俄羅斯、拉丁美洲、亞洲或者非洲。

4徠卡新型測量系統(tǒng)

創(chuàng)建仿真3D模型，徠卡新型測量(Leica Captivate Experience，LCE)系統(tǒng)便于人們在各種領(lǐng)域開展專業(yè)性的測量工作，以易于準(zhǔn)確獲取和管理復(fù)雜數(shù)據(jù)。結(jié)合配套的軟件、精確的測量設(shè)備和值得信任的服務(wù)，為用戶的體驗(yàn)搭建了一套全方位和全新理念的解決方案。

LCE系統(tǒng)為辦公數(shù)據(jù)的共享提供了革新性的方法。用戶僅需滑動(dòng)下屏幕，就可以通過自定義(包含多目標(biāo)項(xiàng)目的各種信息)進(jìn)行瀏覽。先進(jìn)的線性化與編碼系統(tǒng)為用戶提供了一個(gè)交互式的3D模型，用戶可通過該模型對效果圖進(jìn)行放大、平移、旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整到最佳視角方便操作。

最近，資深勘探員在徠卡CS20新控制器上試用了LCE系統(tǒng)。模擬了野外工作環(huán)境，如導(dǎo)線測量、測線編碼、2D和3D監(jiān)視、區(qū)域劃分、GPS定位、校準(zhǔn)、數(shù)字地面模型監(jiān)視，同時(shí)對軟件功能也做了測試。分析結(jié)果表明，新的軟件和控制平臺可以提供讓人驚奇的體驗(yàn)。

Leica Captivate這種新型的徠卡測量系統(tǒng)像智能手機(jī)一樣，操作簡便，功能強(qiáng)大，吸引用戶。

通過滾動(dòng)瀏覽應(yīng)用，用戶可對項(xiàng)目進(jìn)行自定義和任意排序；旋轉(zhuǎn)視圖便于用戶為工作文件添加圖片，以便識別每個(gè)項(xiàng)目；通過點(diǎn)擊工作文件，用戶可以快速瞬間進(jìn)入另一個(gè)菜單，以瀏覽編輯數(shù)據(jù)和修改屬性。

隨著Leica Captivate系統(tǒng)的登陸，采用第五代ATRplus對全新徠卡全站和多站進(jìn)行了優(yōu)化。通過使用這些精密的儀器，提升了工作效率和速度，讓用戶可以直接鎖定唯一目標(biāo)而不受現(xiàn)場其他因素的影響。軟件可適應(yīng)任何環(huán)境，即使在最惡劣環(huán)境下也可提交精確定位，甚至是在視線受干擾被打斷的情況下也可快速重新鎖定。

通過Leica Infinity軟件集成16位圖像程序，便可在Leica Captivate系統(tǒng)平臺上瀏覽高質(zhì)量的基礎(chǔ)圖。這種30 cm，4段的地理參考圖像可幫助用戶通過可視化方式察看任何工地現(xiàn)場，為優(yōu)化實(shí)時(shí)決策以提高生產(chǎn)效率、少出差錯(cuò)、減少現(xiàn)場往返旅程以及節(jié)省后續(xù)處理的時(shí)間提供了支撐。

Leica Captivate系統(tǒng)中經(jīng)優(yōu)化的Leica Infinity軟件，通過支持新的現(xiàn)場軟件而提高了工作效率。采用簡單的用戶接口，將多掃描結(jié)果組合創(chuàng)建信息豐富的界面，Leica InfinityV1.3軟件提供了完美的工程概覽。

Leica Infinity軟件為多種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及建筑信息模型軟件包的工程數(shù)據(jù)處理提供了多種方案，讓制定決策更容易且更具有成本效益。

(張卓然朱曉紅編譯)

信息服務(wù)

長江設(shè)計(jì)院正式提交秘魯水資源規(guī)劃項(xiàng)目I.1階段最終成果報(bào)告

秘魯當(dāng)?shù)貢r(shí)間2016年5月18日，長江設(shè)計(jì)院向監(jiān)理公司負(fù)責(zé)人Huber Vergara先生正式提交了秘魯水資源規(guī)劃項(xiàng)目I.1階段最終成果報(bào)告。

該報(bào)告是在今年2月提交的報(bào)告第一稿的基礎(chǔ)上，根據(jù)監(jiān)理公司意見，并通過與秘魯水務(wù)署、監(jiān)理反復(fù)溝通，確定報(bào)告編寫體系后修訂定稿。提交的報(bào)告包含技術(shù)資料收集整理驗(yàn)證和數(shù)據(jù)庫兩項(xiàng)成果。其中，技術(shù)資料收集整理驗(yàn)證報(bào)告3363頁，分為4卷：卷1，執(zhí)行摘要與主報(bào)告；卷2，附圖冊；卷3，主報(bào)告附件1～10冊；卷4，流域報(bào)告1～55冊。數(shù)據(jù)庫報(bào)告171頁，包括主報(bào)告和使用手冊。

秘魯水資源規(guī)劃項(xiàng)目I.1階段自去年7月1日啟動(dòng)，在近1 a的時(shí)期內(nèi)，長江設(shè)計(jì)院工程師走訪了包括秘魯農(nóng)業(yè)部、水務(wù)署及其各級派出管理機(jī)構(gòu)、大區(qū)政府及其特別項(xiàng)目部等多個(gè)政府和研究部門，開展了大量的實(shí)地調(diào)研工作，對秘魯南部地區(qū)現(xiàn)有水資源開發(fā)利用資料進(jìn)行了全面系統(tǒng)的收集整理和分析。此次成果報(bào)告的提交，標(biāo)志著秘魯規(guī)劃項(xiàng)目第一階段的順利完成，為下一階段水資源規(guī)劃工作的開展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(本刊摘編)

收稿日期：2015-12-22

文章編號：1006-0081(2016)05-0027-03

中圖法分類號：TV53

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A