水利水電工程中的現(xiàn)代施工技術(shù)及管理策略分析

河海大學(xué)，江蘇 南京 210098

水利水電工程的施工時(shí)間較長(zhǎng)、工程量較大，涉及多個(gè)不同專業(yè)之間的配合，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)工程的施工管理，提高施工質(zhì)量。在科技迅速發(fā)展的今天，應(yīng)將自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、信息技術(shù)和供電技術(shù)等與水利水電工程施工技術(shù)進(jìn)行深度融合，從而提高工程的施工質(zhì)量和技術(shù)水平。文章首先分析了工程所涉及的基本內(nèi)容和施工風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及施工技術(shù)要點(diǎn)，然后具體闡述了水利水電工程項(xiàng)目的現(xiàn)代施工技術(shù)，最后分析了工程的施工安全管理和施工質(zhì)量管理策略。

1 水利水電工程

水利水電工程涉及的內(nèi)容較多，包括水力學(xué)、機(jī)電工程學(xué)、工程管理等，可以與現(xiàn)代信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及工程管理理念相結(jié)合，是綜合性較強(qiáng)的工程。水利水電工程的施工建設(shè)地點(diǎn)一般離市區(qū)較遠(yuǎn)，故應(yīng)充分保證施工材料的供應(yīng)，保證施工進(jìn)度，克服施工環(huán)境方面的困難[1]。為了保證項(xiàng)目的有序施工，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)工程項(xiàng)目中的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)管理，包括外部風(fēng)險(xiǎn)因素和內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)因素。對(duì)于施工材料的管理，應(yīng)保證材料所存放的環(huán)境溫度和濕度等符合要求，并及時(shí)清理材料中混入的泥沙等雜質(zhì)，保證材料的質(zhì)量不受影響。同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)材料的采購(gòu)，降低因材料質(zhì)量問題造成的施工風(fēng)險(xiǎn)。此外，應(yīng)把握施工的各個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，進(jìn)而提高施工質(zhì)量。

2 水利水電工程中的現(xiàn)代施工技術(shù)

2.1 信息技術(shù)

在水利水電工程中應(yīng)用了信息技術(shù)，如GIS地理信息系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可以對(duì)水利水電工程中的各類信息進(jìn)行智能化分析。同時(shí)對(duì)水電水利工程基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)獲取、BIM與三維GIS集成、三維可視化應(yīng)用等方面進(jìn)行研發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐，為水電水利工程勘察、設(shè)計(jì)、運(yùn)維的信息化與智能化提供支撐。在實(shí)際應(yīng)用中采用插件式三維GIS平臺(tái)，可提供道路、隧洞、橋梁等設(shè)施的參數(shù)化設(shè)計(jì)及工程量自動(dòng)計(jì)算、多元數(shù)據(jù)綜合分析與可視化等相關(guān)功能[2]。同時(shí)，在水利水電工程的設(shè)計(jì)階段，可以采用BIM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，并采用復(fù)雜BIM模型自動(dòng)分解與重構(gòu)方法，使大型BIM模型在三維GIS平臺(tái)中既保留了必要的模型細(xì)節(jié)，又減小了數(shù)據(jù)量。

除了信息化軟件的應(yīng)用，信息化系統(tǒng)在水利水電工程中也具有較大的應(yīng)用控制。利用信息技術(shù)可以構(gòu)建閘門監(jiān)控系統(tǒng)、水文自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及工程施工的數(shù)字化管理系統(tǒng)，該方法的基本原理如圖1所示。該系統(tǒng)通過將管理平臺(tái)搭建在施工工程的中心點(diǎn)上，使管理平臺(tái)輻射范圍更廣。該平臺(tái)的軟件架構(gòu)可以采用分布式的布置方式，運(yùn)用多種不同的通信方式實(shí)時(shí)采集工程施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息[3]。通過設(shè)置身份信息注冊(cè)模塊，使進(jìn)入該管理平臺(tái)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行實(shí)名認(rèn)證，保證了該管理平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)的安全性能。通過對(duì)施工數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)儲(chǔ)存，可以實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)的施工情況，從而有效管控工程的施工質(zhì)量和施工安全水平，提高施工管理的數(shù)字化水平。

圖1 水利水電工程施工的數(shù)字化管理方法

從圖1可知，利用水利水電工程施工過程的數(shù)字化管理方法，可以對(duì)整個(gè)水利水電工程施工過程進(jìn)行有效監(jiān)控，并根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的施工情況，進(jìn)行相應(yīng)的控制。對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集方式，可以通過攝像頭或其他傳感器進(jìn)行采集，并將所采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工現(xiàn)場(chǎng)的智能化管理和控制。此外，根據(jù)所掌握的施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息，還可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全水平進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)測(cè)，使工程中的各類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)都能夠得到有效管控，保障工程的施工安全。

2.2 自動(dòng)化施工技術(shù)

自動(dòng)化和智能化是今后社會(huì)的重要發(fā)展方向，在水利水電工程的施工過程中，可以將自動(dòng)化技術(shù)和水利水電工程施工技術(shù)深度融合，提高工程的施工效率和質(zhì)量。同時(shí)水利水電工程需要采用機(jī)電設(shè)備進(jìn)行施工，在機(jī)電系統(tǒng)中采用自動(dòng)化控制技術(shù)，可以構(gòu)建機(jī)電一體化系統(tǒng)，提高機(jī)電控制系統(tǒng)的控制性能，并且提高施工效率，其中機(jī)電一體化控制系統(tǒng)原理如圖2所示。

圖2 機(jī)電一體化控制系統(tǒng)原理圖

從圖2可知，在水利水電工程中的機(jī)電控制系統(tǒng)的運(yùn)行中，控制系統(tǒng)的輸出量可以通過反饋控制環(huán)節(jié)，將反饋信號(hào)傳輸?shù)捷斎氩糠郑c輸入量一起疊加后傳入控制系統(tǒng)，從而提高控制系統(tǒng)的性能，并將所輸出的控制信號(hào)傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)中，完成整個(gè)自動(dòng)化控制過程[4]。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，需要控制子系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)配合，保證自動(dòng)化控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能都能夠可靠發(fā)揮。在水利水電工程的施工過程中，采用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)水利水電工程各個(gè)模塊的自動(dòng)化施工作業(yè)，保證施工效率和施工質(zhì)量。

2.3 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)

水利水電工程的規(guī)模較大，用電負(fù)荷總量較大，同時(shí)對(duì)供電可靠性要求較高，一般需要采用專門的施工專變，保證水利水電工程的可靠電力供應(yīng)。由于水利水電工程的施工地點(diǎn)一般較為偏遠(yuǎn)，如果為了工程需要遠(yuǎn)距離架設(shè)電力線路，則會(huì)明顯增加工程的施工成本。為了提高工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，可以就地開發(fā)利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，降低水利水電工程的用電成本，其中風(fēng)電和光伏的典型發(fā)電特性曲線如圖3所示。

圖3 風(fēng)電和光伏的典型發(fā)電特性曲線

從圖3可知，風(fēng)電和光伏在發(fā)電特性上存在明顯的互補(bǔ)特性，夜間風(fēng)電的出力水平較高，白天的光伏發(fā)電量較大，故從全天整個(gè)時(shí)段來看，發(fā)電系統(tǒng)的出力特性較為平緩，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成較大的沖擊。在水利水電工程項(xiàng)目施工過程中，就地開發(fā)地利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，可以降低電力線路的架設(shè)長(zhǎng)度，還可以選用容量較小的變壓器，從而有效降低施工成本。

3 水利水電工程的管理策略

3.1 水利水電工程的安全管理

在水利水電工程的施工過程中，應(yīng)時(shí)刻把握安全的基本原則，不能因縮短施工周期或者降低施工成本，而帶來施工安全隱患。對(duì)于施工人員的安全管理，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全培訓(xùn)和技術(shù)培訓(xùn)，提高施工人員的安全意識(shí)，尤其加強(qiáng)施工管理人員的培訓(xùn)，強(qiáng)化安全管理。此外，在水利水電工程的施工現(xiàn)場(chǎng)中，存在著大量的設(shè)備和材料，故應(yīng)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)材料的安全管理。如果發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)存在較大的施工安全隱患，則應(yīng)及時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行解決，保證施工安全。

3.2 水利水電工程的質(zhì)量管理

施工質(zhì)量是工程項(xiàng)目的生命線，在施工管理過程中，應(yīng)協(xié)調(diào)好施工進(jìn)度、施工成本和施工質(zhì)量之間的關(guān)系。在施工管理的過程中，應(yīng)堅(jiān)持不能為了壓縮施工成本而降低施工質(zhì)量的原則，同時(shí)也不能為了加快施工進(jìn)度而忽視施工質(zhì)量。健全施工組織管理制度是提高施工質(zhì)量的措施之一，應(yīng)強(qiáng)化施工質(zhì)量考核制度。此外，積極采用現(xiàn)代化的施工新技術(shù)也是提高施工質(zhì)量的重要保證，加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督，提高施工技術(shù)水平。

4 結(jié)束語

水利水電工程是重要的基礎(chǔ)工程之一，提高水利水電工程的施工技術(shù)水平和施工質(zhì)量具有較強(qiáng)的必要性。文章所分析的水利水電工程中的現(xiàn)代化施工技術(shù)和管理策略，可以在實(shí)際的水利水電工程施工中進(jìn)行應(yīng)用，從而促進(jìn)水利水電工程施工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。