可視化仿真技術及其在水利水電工程中的應用研究

曾鵬

貴州潤豐金源工程有限公司 貴州貴陽 550000

1 水利水電工程相關概述

由于水利水電工程涉及領域較多，是一項動態(tài)的復雜過程，不僅建設周期較長，而且有著很高的施工難度，因此施工單位在進行項目設計時，要充分考慮可能影響施工的各方面因素，對各環(huán)節(jié)加強施工質量管理，提高工作效率。施工單位首先要進行科學完善的施工方案設計，要明確具體的施工方法和施工設備；其次，要利用完善的信息化系統(tǒng)對復雜的施工環(huán)境進行全面分析，避免在施工過程中受到一些因素的干擾[1]。因此，對于水利水電工程施工來說，如果能夠事先對施工要素進行分析和預測，以詳細的數(shù)據(jù)分析為基礎，能夠有效的提升項目的建設質量。通過引入可視化仿真技術，能夠滿足信貸水利水電工程的建設需要。

可視仿真技術以計算機技術為核心，融合了電子、機械等各領域的相關技術，能夠為水利水電施工人員提供全新的技術支撐，技術人員能夠利用三維模型來對工程進行有效的把控。從上個世紀80年代，我國就開始了可視化仿真技術的研究，尤其是在水利水電工程施工領域，取得了一定的研究、實踐成果。最近幾年，借助計算機技術將可視化仿真技術進行補充和完善，有效地推動了我國水利水電工程建設行業(yè)的快速發(fā)展。

2 可視化仿真技術的相關概述

所謂的可視化仿真技術，是將計算機技術與系統(tǒng)技術進行結合，形成的一種新型防真技術。該技術采取圖像分析的方式，能夠對工程進行全方位的數(shù)據(jù)采集分析和處理，并且具有很強的可視化功能，能夠高效、快捷的對工程進行數(shù)字建模。施工單位的技術人員利用可視化技術，能夠建立起詳細、準確的工程模型，通過對模型進行功能模塊的設計，可以有效的提高項目施工的科學性和規(guī)范性。該技術為操作人員提供了完善的人機交互界面，形成完整的仿真任務，實現(xiàn)了計算過程可視化、仿真建模過程可視化和仿真結果的可視化?？梢暬抡胬碚摪▓D形輔助仿真計算方法、全過程動態(tài)仿真理論，GIS的三維動態(tài)演示方法、基于GIS三維動態(tài)數(shù)字模型構造方法、仿真計算過程可視化技術等，在我國工程建設領域發(fā)揮著越來越重要的優(yōu)勢作用。

3 可視化仿真技術在水利水電工程施工中的應用

3.1 在混凝土壩澆筑中的應用

通常情況下，水利水電工程施工單位在進行混凝土壩施工過程中，需要對混凝土壩的壩體進行澆筑，按照以往的施工方式，難以充分發(fā)揮施工機械的性能，施工質量也難以保障。因此在引入可視化仿真技術后，技術人員能夠對混凝土壩澆筑過程進行全過程的動態(tài)仿真，能夠對澆筑塊、施工溫度、澆筑設備進行相應的分析和控制，加強對微觀因素的質量把控。技術人員能夠根據(jù)項目的施工方案和環(huán)境的施工特點，優(yōu)化施工工藝，最大程度上發(fā)揮施工機械的性能。通過分析比較，采取最完善的施工方案進行項目施工，保證施工計劃能夠順利進行。并且水利水電工程混凝土澆筑仿真系統(tǒng)能夠跟GIS技術進行結合，有效的呈現(xiàn)出現(xiàn)場的施工狀態(tài)。技術人員通過建立相應的數(shù)字模型，及時更新工程的數(shù)據(jù)參數(shù)，從而對水利水電工程的施工工作進行動態(tài)的把控，及時了解到項目施工過程中存在的不規(guī)范、不完善的地方，并有效的解決，將復雜的動態(tài)過程進行可視化，提高了現(xiàn)場施工管理的效率[2]。

3.2 在土石壩施工中的應用

目前很多國家在進行土石壩施工過程中，都在積極探索可視化仿真技術的應用方式，以此來解決現(xiàn)場施工過程中土石料場、運輸機械的調度問題，節(jié)省人力成本，提高資源使用效率，保證項目的建設質量。技術人員在利用可視化仿真技術進行土石壩施工時，首先應當遵循總調度費最節(jié)省的原則，要對現(xiàn)場施工環(huán)境各要素進行分析，根據(jù)施工計劃，將工序分為若干個時間段，確定每一個時間段具體的施工材料和施工設備，并進行相應的編號。利用可視化仿真技術對施工項目進行分析和處理，確定最佳的資源調度方案，解決好資源排隊等待的問題。技術人員要計算不同設備的使用情況，保證機械設備的利用率和現(xiàn)場施工密度，確定最佳的施工組織部署。與混凝土壩澆筑施工類似，土石壩施工也需要進行動態(tài)的信息更新，保證技術人員能夠對全過程進行質量把控[3]。

3.3 在地下洞室施工中的應用

地下洞室施工通道少，高差大，施工強度高，條件復雜，又常涉及到鉆孔、爆破、出渣等問題，每道工序的作業(yè)時間多是隨機的，容易產(chǎn)生隨機排隊現(xiàn)象而影響其它作業(yè)。另外，施工通道縱橫交錯，很難用斷面圖描繪，單靠傳統(tǒng)的施工方法，很難確定合理的施工機械設備配套方案，制定合理的施工進度計劃和施工組織設計方案，難以全面、快速、準確地掌握施工全過程。利用GIS功能，對施工過程的各要素進行準確的錄入，建立起相應的數(shù)據(jù)庫，技術人員可以根據(jù)施工管理需要，及時調用數(shù)據(jù)庫信息，顯示出施工過程的動態(tài)情況。

4 結語

可視化仿真技術在水利水電工程施工中得到了比較成功的應用，已逐漸成為一種趨勢，它使水利水電工程設計向數(shù)字化、可視化和智能化方面發(fā)展取得了開拓性的進步，極大地提高了水利水電工程設計與管理的現(xiàn)代化水平，也獲得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。在當前時代下，需要水利水電工程的施工單位充分發(fā)揮可視化仿真技術的應用優(yōu)勢，加強對施工過程各要素的質量控制，優(yōu)化可視化仿真技術的應用途徑，從而提高水利水電工程的施工水平，促進我國社會主義現(xiàn)代化事業(yè)的不斷發(fā)展，保障人們的用水用電需求。