計算機仿真技術(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）

計算機仿真技術(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，依靠先進的科學(xué)技術(shù)進行施工建設(shè)不僅能提高其工作效率，使工程施工進度得到有效保障，同時還能節(jié)省相應(yīng)的人力物力，降低相應(yīng)的成本，其中計算機仿真技術(shù)在水電工程建設(shè)中發(fā)揮了很好的作用。本文通過分析計算機仿真技術(shù)的特點及其在施工應(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。

計算機仿真技術(shù)；水電工程施工；現(xiàn)狀；應(yīng)用

水電工程建設(shè)對國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的發(fā)展，在建設(shè)施工過程中充分利用計算機仿真技術(shù)，對水電工程施工建設(shè)不僅使工程設(shè)計方案更加完善，而且還能規(guī)避一些不確定的風險因素，保證工程建設(shè)的正常進行，同時還能保障水電工程施工時的工程質(zhì)量及控制施工成本。

1 計算機仿真技術(shù)的特點概況

（1）科學(xué)合理的運用計算機仿真技術(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力的無畏浪費。

（2）在計算機仿真技術(shù)運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行匯總集中，并及時的做好相應(yīng)的處理預(yù)防措施，使水電工程的施工建設(shè)能夠順利進行下去。

（3）在水電工程施工建設(shè)中，利用計算機仿真技術(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算機仿真反術(shù)模擬出的施工結(jié)果可以促使施工方案在設(shè)計制作上更加完善健全，其可行性更高，而且根據(jù)計算機精確的計算能力與高度的分析能力可以實現(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各種制約因素。

（5）計算機仿真技術(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)計中發(fā)揮其巨大的作用[1]。

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

在我國的水電工程施工中，運用計算機仿真技術(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院首先將計算機模擬技術(shù)應(yīng)用到二灘水電站的雙曲拱壩澆筑施工模擬上，自此，我國的計算機仿真技術(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)等高等院校將計算機仿真技術(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)引入了先進的循環(huán)網(wǎng)絡(luò)計算機模擬方法，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)計劃技術(shù)進行相互結(jié)合實現(xiàn)了地下洞室群挖掘的綜合模擬，排隊網(wǎng)絡(luò)模型與計算機模擬技術(shù)互相結(jié)合實現(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)將計算機仿真技術(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)的自動調(diào)整功能得以充分實現(xiàn)，從而模擬出模型更能反映真實的實際情況，相應(yīng)的也提高了計算機仿真技術(shù)具體控制的真實可靠性，后來針對三峽大壩的建設(shè)情況，先后通過三維動畫仿真技術(shù)實現(xiàn)了混凝土的模擬澆筑，另外還能過計算機模擬技術(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)，實現(xiàn)了工程建設(shè)進程的真實模擬[2]。

3 在水電工程施工中計算機仿真技術(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目，其起到有效控制施工進度的作用。運用計算機仿真技術(shù)能夠便方便快捷地發(fā)現(xiàn)截流施工中所存在的問題，同時對這些問題能夠很好的實現(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)實際施工情況進行優(yōu)質(zhì)選擇，相應(yīng)地降低了工程建設(shè)成本以及施工風險，最終可以有效提升截流施工的成功機率。

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，利用計算機仿真技術(shù)可以有效實現(xiàn)料場的規(guī)劃與調(diào)度，及交通運輸?shù)淖饔?，一般情況下立堵截流施工的方法工程量比較集中，而且工程強度大，相應(yīng)的對在施工組織起來要更加嚴格。同時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在截流時必須跟隨著龍口的寬度發(fā)生變化而進行相應(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，計算機仿真技術(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)條件進行具體的計算[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，土石壩工程是一個重點的施工項目，在土石壩的施工過程中，主要有三個重點問題需要解決：

（1）土石料場的調(diào)度規(guī)劃。

（2）運輸?shù)缆放c機械的規(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)劃與工程進度方案的制定實施[3]。

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

針對土石優(yōu)化調(diào)運仿真模型的建立，可根據(jù)土石壩的施工設(shè)計方案建立相應(yīng)時段的土石線性規(guī)劃模型，再結(jié)合料場的綜合編號以及相應(yīng)的實際要求形成總的土石優(yōu)化調(diào)運仿真模型；土石壩的施工運輸模型通常情況下應(yīng)建立成排隊仿真網(wǎng)絡(luò)模型，可計算出機械的利用率，行車密度，車輛的分布概率，錯車交叉情況以及排隊等車情況等，以評價出其相應(yīng)的運輸能力以及決策出道路的相應(yīng)建設(shè)標準；對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行相應(yīng)的服務(wù)，最終實現(xiàn)土石壩填筑的一個動態(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，首先要對需要澆筑的注塊以及相應(yīng)的運輸設(shè)備進行編號，再根據(jù)澆筑施工方案安排澆筑的順序，同時還要計算注塊在澆筑時的施工作業(yè)進程，最終計算出混凝土壩施工方案的實際施工工期時間；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際澆筑順序及其設(shè)備來減少相應(yīng)的閑置時間、努力縮短施工工期。通常情況下，前提條件是注塊澆筑的時間、相鄰注塊的高度差異，及拆模條件，另外還有起重機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，利用計算機仿真技術(shù)能夠有效解決許多技術(shù)難題，同時可以為相關(guān)的工作人員組建一個真實性強，交互性高的管理平臺，從而能夠更好的控制與管理水電工程的施工情況。本文通過分析計算機仿真技術(shù)的特點及其在施工應(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，以期能對我國的水電工程施工起到相應(yīng)的幫助作用。

[1]劉洪久.計算機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]李風云.論計算機仿真技術(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，計算機講師，本科，從事計算機及教育技術(shù)專業(yè)教學(xué)工作。