水利水電施工中現代新技術應用淺談

王振鵬 萬 軍

（1.水利部海委漳衛南運河聊城河務局 252600 2.水利部漳衛南局德州水利水電工程集團有限公司 253000）

水利水電工程一般建設在地質環境條件較差的山區，這也為水利水電工程的施工增加了困難，對施工技術和施工質量有了更高的要求。目前，水利水電施工技術在不斷的完善和進步，在一定程度上為施工質量和施工進度提供了有效地保障。

1 水利水電工程施工

水利水電工程建設是要實現對水害的防治，合理開發水利資源，并對水資源實現利用和保護。水利水電工程建設能夠最大限度地進行水資源的利用，發揮水資源的作用，為人們的生活起到充分的保障作用。但是水利水電工程的工程量巨大，建設周期較長，容易受到地質、氣候等環境因素的影響，并且施工人員的技術好壞也直接影響著施工的質量。因此，還應該加強水利水電施工的新技術的開發和使用，才能提高水利水電工程建設的經濟效益和社會效益。

2 水利水電施工中5s技術的應用

在現代的水利水電施工中廣泛運用新科技與新方法，不僅保證了工程的施工質量，同時也提高了施工的進度，降低了施工中的困難。如現代新技術GPS定位技術、GIS地理信息系統、RS遙感技術、DPS數字攝影測量系統和ES專家系統的應用。通常也將GPS、GIS、RS、DPS和ES稱為“5s”技術。

2.1 GPS定位技術在水利水電施工中的應用

GPS定位技術的應用和發展是測繪定位技術的徹底變革，為工程測量提供了新的技術和方法。常規的地面定位技術如測角、測距和測水準逐漸被GPS定位技術代替。隨著GPS定位技術的發展，在工程測量中有了廣泛地應用，具有高速度、高精度和高效率的優勢。該技術主要原理是根據測量中距離交會定點來實現的，選擇測量點比較方便，并且能夠全天進行觀測，對數據的處理迅速，結果具有相當高的精度。在測量人員進行測量操作時，只需要對設定中、整平、量取天線高度和開機后的參數進行設定，完成后，GPS接收機就能自動進行觀測數據的記錄和測量[1]。某水利廳某河段進行一個檢測系統的建設，該河段全長約67km，地形狹長，該地大部分屬于平地，但是存在一定范圍的山林，山林樹木茂盛，地形比較復雜，進行人工測量不可行。為了克服復雜的地形和通透視不良的不利條件，該水利廳決定采用d級的GPS測量。GPS測量的設計，首先根據該地區的實際情況選擇合適的測量精度，并將控制網設計在二級GPS網上。控制網的平均邊長在1km之內，GPS接收機的精度固定誤差控制在10mm之內。然后進行基準和網形的設計，在控制網較近區域設定了50個點，其中平面控制點為3個，使用4臺GPS接收機進行觀測，根據GPS可見預報圖制定觀測計劃。最后，根據計劃選擇最佳的觀測時間進行觀測，并制定時間表。此外，在測量點選擇時需要避開周圍的障礙物和大功率的無線電發射源和高壓線等干擾。GPS進行數據處理時，一般通過羅格任隨機平差處理軟包進行計算。

上述方法的使用很大程度上節約了測量時間，滿足了精度的要求。

2.2 GIS技術在水利水電施工中的應用

為了實現對大量測量數據和測繪信息的使用和管理，可以利用GIS技術建立數據庫或信息系統。通過測量數據和信息的科學儲存，建立起三維數字地形模型，能夠便于檢索、分析和開發利用，同時也減少了勞動力，提高了數據的利用率。GIS技術在水利水電施工中的利用，實現了三維全景虛擬顯示施工總布置，直接反映出各組成部分空間與時間上的關系；實現了信息查詢、分析統計的可視化；清晰顯示了施工的動態過程[2]。以GIS軟件作為平臺，建立起數字化地形和各個施工場地布置系統各部件的三維數字化模型，還可對施工所需要的混凝土的強度、砂石料的需求量、設備生產率以及人力的需求量等進行計算。在進行大壩施工時，采用GIS技術測量，可以按照施工順序來布設平面和高程基本控制網，控制整個工程的施工放樣，確定壩軸線、布設控制壩體細部放樣的定線控制網，控制清基開挖的放樣以及壩體細部放樣等[3]。

2.3 RS、DPS和ES技術在水利水電施工中的應用

RS、DPS和ES技術在水利水電施工中的應用主要用于測繪。其中，RS遙感技術，通常通過電磁波的反射輻射、發射輻射，間接接觸目標從而對其特征和特性進行傳輸和處理，主要用于水利水電施工中的地理信息采集，對地質情況進行調查。該技術能夠進行大范圍的探測，能夠實時進行全天候的信息傳輸，資料收集方便，對地形不敏感，成圖的速度較快。DPS數字攝影測量系統替代了傳統的攝影測量儀器,體積較小、自動化程度高。該系統在攝影測量的過程中，融合GPS技術、三角測量、自檢校光束、多片影像匹配轉點和自動粗差探測等技術。該技術由于能夠將數字影像自動生成空間三維表面，生成數字模型、對影像進行糾正、自動生成等高線等，因此在水利水電施工中能夠極大地縮短施工周期，降低工程施工的難度，同時也保證了施工用圖的實效性。

3 水利水電施工中CAD技術的應用

3.1 AtuoCAD輔助設計技術

AtuoCAD輔助設計廣泛應用在各個領域，該技術具有較高的工作效率，能夠加快水利水電施工的進度，提高施工的綜合效率。AtuoCAD輔助設計在繪畫方面不僅能夠繪制工程橫斷面、縱斷面和計算斷面面積，還能夠編制常用的程序，進行繪制標注和斷面法開挖計算等。相對于水利水電施工中的傳統計算方法，不僅加快了計算速度，還降低了計算誤差，這有利于降低施工的強度和工作量，保證施工的進度和質量。某水利水電工程施工采用CAD技術對拱壩外形施工測量進行控制，其精準的繪圖功能解決了不同高程放樣的困難。由于首層拱圈建立在壩基礎墊層上，屬于平面放樣，操作比較簡單，因此采用CAD測繪主要運用在砌筑好的首層拱圈上，進行下一層拱圈的施工CAD測繪。首先在首層拱圈上按照1m-2m的水平間距使用油漆做編號，使用全站儀確定各個點的精確坐標，這些坐標就是這一高程拱圈的實際外輪廓線的坐標。將各點坐標輸入CAD圖，即可得到該層拱線圈。在實際施工中發現，拱線圈并不是剛好存在于整數倍的高程上，因此此時就必須根據設計圖紙，將最接近的整數高程拱線圈進行內插，然后得到相應的設計拱線圈，通過CAD對設計砌筑線與實際砌筑線的量測獲得兩者之間的平面偏差。此外，為了實現對剖面徑向砌筑坡度的調整，通常在坡度定形的砌層下進行數據的調整。壩體砌筑時，必須對每一砌筑高程的砌筑誤差進行測定，為壩體坡度的修正提供依據。在對砌層以下進行調整前，首先需要對砌筑人員進行技術交底，然后采用CAD圖形量測獲得正、負誤差數據，然后再根據得到的正負誤差值進行坡度的調整。

3.2 三維CAD技術

三維CAD技術主要用于水電站壩區開挖、施工場地布置、拱壩建模、體形分析、電站的閘壩建模分析、三維施工仿真分析應用。通過該技術進行三維設計，能夠提供空間關系，同時能夠實現地下復雜地質層的分析和處理[4]。如采用CAD進行拋物線型溢流壩堰面的鋼模板的制作，在采用Excel計算出拋物線的各有效點的橫坐標與縱坐標之后，將坐標值導入CAD軟件，從而生成可識別的點列，并按照1∶1的比例生成拋物線模型，通過打印輸出制作成定形鋼板模型的等比例大樣圖。最后根據大樣圖即可進行鋼模板的制作。

3.3 計算機信息化技術

水利信息化即是利用現代信息技術，主要實現了水利水電工程施工基礎信息的遙感、遙測、快速傳輸和處理。計算機信息化技術對信息資源進行深入的開發和廣泛的利用，實現了信息交流與資源共享，實現了水利水電施工的數字化、網絡化、集成化和智能化，從而全面提高水利水電工程的施工水平。

4 結語

水利水電工程是人們生活和社會發展的保障，針對其施工困難的現狀，應該加大力度對現代新技術進行發展和應用，以保證水利水電施工的進度和施工的質量。此外，對施工人員還應進行現代先進施工技術的培訓，從而確保施工的質量。※

[1]王政.GPS技術在水利水電工程測量中的應用[J].城市建設理論研究（電子版）,2013,（24）

[2]彭愛橋.關于現代水利水電施工技術思考[J].城市建設理論研究（電子版）,2013,（12）

[3]韓淑莉.GIS在水利水電工程建設中的應用與展望[J].大科技,2014,（2）

[4]王軍.利用AutoCAD Civil 3D軟件對松北巡河路進行設計[J].黑龍江水利科技,2014,（4）

[5]艾思衛.水利水電施工中現代新技術應用淺談[J].城市建筑,2013,（24）