水利水電工程建設管理中施工規劃設計研究

李曉東

(臨沂市水利水電工程建設監理中心，山東 臨沂 276000)

社會經濟的快速發展帶動了我國水利水電建設工程的建設與發展，水利水電工程作為中國農業和國民經濟效益發展的基礎，也越來越受到政府和社會各行各界的重視關注[1]。在國家水利水電工程的建設開發過程中，質量管控是水利水電工程建設階段最核心的內容，我國在水利水電建設工程管理過程中，施工規劃計劃起著非常關鍵的作用和指導意義，科學的建設施工計劃對提高水利水電建設工程的質量和效率都起著關鍵的作用[2]。由于水利水電工程的建設程序繁多復雜、工作周期長以及規模大，為了確保水利水電建設工程管理質量，要設置合理的建設施工計劃和方案，以便為接下來的工程建設打下扎實的基礎，并對水利水電工程建設管理中施工方案進行規范，給水利水電工程建設做出正確的引領，保證建設工程的質量。

1 水利水電工程建設管理中施工規劃

1.1 水利水電工程建設管理體系

水利水電工程的建設易受到外部環境、周邊地質條件以及施工設備等諸多因素影響，水利水電施工過程建設過程中具有的隨機性和不確定性，影響了水利水電工程建設進度和安全，傳統單一的建設經驗模式難以滿足施工安排、高效的建設需求，其施工規劃管理效果也較差[3]。基于以上問題對水利水電工程建設管理中施工規劃方法進行優化設計。提出了一套在水利水電建設工程中具有普適性的分段規劃設計施工仿真模擬的架構體系，深入研究和分析了我國現階段水利水電工程所需要的專業技能方法、基本規劃原理和專業建設技術，并對水利水電工程的建設管理中分目標項目規劃方法進行優化[4]。針對水利水電工程施工管理對象的分類標準，以及建設施工管理全過程建立響應的動態仿真模型，利用三維可視化仿真技術進行模擬規劃，具體的水利水電建設工程分目標計劃階段施工仿真模擬的總體架構如圖1所示。

圖1 施工仿真模擬總架構

根據施工仿真模擬總架構，對水利水電工程的原始周邊地質數據信息、最初的分目標計劃方案以及與之相對應的建設工程施工設計數據，具體采用三維管理技術和分目標規劃手段來將施工仿真模擬對象進行分類，再利用施工過程的動態仿真模擬技術和三維立體可視化仿真模擬技術分別對施工建設的分目標主體結構工程和總體系架構進行施工全過程的仿真模擬計算、方案評估以及實施方案優化分析，最終獲取施工優化的分目標方案[5]。施工仿真模擬總架構的核心主要是對施工管理項目的分目標施工仿真模擬技術和框架優化設計方法進行研究，以水利水電工程建設管理分目標方案中的主體施工工程為建設主線，再通過施工仿真技術對水利水電工程建設情況進行優化分析與評估，采用傳統水利工程施工管理技術理論和三維模擬方法進行分目標的計劃，針對水利水電工程建設管理對象及相關規范，對信息規劃管理步驟進行規范，具體結構如圖2所示。

圖2 工程管理信息規劃管理步驟

根據以上步驟可以發現，工程管理信息規劃管理的影響因素信息之間存在相互約束的特性，同時又各自獨立，有著十分復雜的邏輯關系[6]。為達到分目標計劃，除了需要按照原有建設施工設計組織進行必要的研究、討論和對比，還需根據建設施工模擬仿真技術來針對各項工作的關系進行持續的測算、仿真模擬以及后續的協調優化。

1.2 水利水電工程建設規劃算法

基于不同的水利水電工程建設規劃過程及研究對象特征信息進行研究，最終確定了水利水電工程建設分目標的管理和計劃方法，通過針對研究管理對象進行仿真模擬，對水利水電建設工程施工規劃主要特征進行采集，具體采集內容包括：水利水電工程導流施工、水利水電工程大壩施工、水利水電工程地下廠房施工等主體信息，并對水利水電工程和場地內交通運輸樞紐系統、建設總布置這兩大主體影響系統進行優化管理[7]。對水利水電各項影響內容及相關影響因素信息采集和管理體系進行規范，具體實施對象如圖3所示。

圖3 水利水電工程建設規劃影響因素管理體系

在進行水利水電工程建設規劃影響因素的采集和管理過程中，需要針對實際的仿真模擬與建模的過程當中均存在共同的信息數據庫和屬性庫，根據以上特點進行模擬，來獲取建設工程的動態變化信息，同時結合已經存在的三維立體數據模型，建立時空數字體系[8]。

對水利水電工程建設管理進行模擬仿真，可得到特征離散數據，按照時、天、周、月等時間單位對工程施工進度進行記錄，隨機選擇兩個建筑信息觀察點進行研究，設第一個建筑區域特征觀察點的特征向量記為L，且L和第二個特征向量M處于建筑分割線兩邊，結合揚塵擴散原理對建筑施工分割函數進行計算，設X是建筑影響因素的特征矩陣，則建筑施工分割函數算法如下：

(1)

施工管理研究點的特征向數量為L′，且L′位于水利工程建筑的分割線H上，則

L′H-A=0

(2)

可進一步推出

(3)

若k為W上所有的信息特征交點集合；n表示建筑分割線上所有特征交點的基礎矩陣[9]，則建筑基礎特征矩陣如下：

R=?logW-A(k+n)

(4)

根據上述算法進一步對建筑的觀察特征點的規范常數值Q和普通數值P進行規范。通過雙向曲線的規律對水利水電工程建設管理規范數值進行呈現，相關計算方法如下所示:

(5)

若將ti時刻所具體對應的建筑管理數值假設為ai，在t0時刻的建筑管理消耗數值為a0，f為水利水電工程建設工程管理和規劃過程中的標準荷載數值，對傳統較為頻繁的計算方法進行優化，如果P是水利工程建設過程中的下沉參數值，利用上述計算方法對水利工程建設過程中的檢驗誤差數值進行計算，具體算法如下：

(6)

結合上述算法對較為準確的水利水電工程管理規劃的誤差數值進行計算，以便進行參考，并進一步套用到仿真模擬體系當中，得到工程管理進度、相應建筑物的外觀形態以及具體特征屬性等，最后得到建設工程施工體系當中各個分部環節的某一個工程建筑管理的動態模塊i對應的隨機元素j的影響度數值，多建筑規劃規范區域范圍為vi(t)，則建設工程整體管理參數算法可以表示為:

(7)

基于以上算法對水利電力工程建設管理方案及施工規劃數據進行規范，保證水利電力工程的合理設計[10]。

1.3 水利水電工程建設規劃的實現

基于上述算法進一步對水利水電工程建設規劃方法進行優化，在水利水電工程特征信息的規劃管理和動態建設施工中，需要對工程建設時間數據信息、建筑的隨機元素的幾何外形進行科學規劃[11]。隨著時間的改變，水利水電工程建筑自身也受到多種因素的影響，從而發生改變，把建設工程施工過程中的任意隨機時刻的全部外觀面貌都存儲在水利水電工程建設規劃數據庫里，并且和其建立一一對應的信息數據關系，以便在進行三維仿真演示時，可以有效地按照時間管理的履行順序來進行水利水電工程建設規劃的具體數據讀取，并及時修改相對應的誤差信息，不斷修改繪圖向量對應的特征屬性信息，給水利水電工程建設標準數據進行賦值，持續進行刷屏顯示圖像，如此就實現了水利水電工程整體建設工程的三維立體外觀，對水利水電工程建設規劃數據信息的動態變化進行采集和展示[12]，具體的顯示流程如圖4所示。

圖4 水利水電工程信息展示方法優化

進一步引用三維立體動態技術，模擬仿真水利水電工程建設的全過程，以數據信息的直觀可視化管理數值為起始點，模擬仿真全部經過，并且對正在變化著的建設施工管理特征數值進行描述，是為了顯示出體系動態變化的全過程，使其特征行為變化的顯示更加具體準確，以便提高掌握整個體系變化意識形態的速度[13]。具體的水利水電工程信息管理結構如圖5所示。

圖5 水利水電工程信息管理結構

由于在水利水電工程中建設施工和管理規劃的操作中，需要考慮到導體流的引流處理，對工程防身建筑排水規劃以及大壩和周圍巖石施工進度等相關信息變化情況進行采集和判斷，并對其間復雜的邏輯關系進行整理，為了簡化規劃方法，進行了體系模擬仿真建模，基于復雜可變系統的分解控制協調原理，構建了包括主體工程在內的施工過程管理子系統、臨時防泄水的建筑施工子系統和導流系統的兩層結構施工子系統，進一步對水利水電工程導流信息管理數據建立相應的三維立體動態模擬模型，并對相關信息進行規范，具體規劃步驟如圖6所示。

圖6 水利水電工程建設管理規劃步驟

設定工程信息規范方案仿真模擬處于初始時刻，記為T，則從這個起始點開始，每推進一個時刻長度，就對這個體系當中的所有組合模塊的活動狀態進行對比觀察和規劃分析，從而更好地反映規劃過程中建筑施工內部數據流的動態流動過程。施工導流規劃管理的詳細數據流向如圖7所示。

圖7 施工導流規劃管理

基于以上步驟可有效實現對水利水電工程建設管理中施工規劃的設計和研究，保證水利水電工程的安全性和有效性。

2 實驗結果分析

為驗證水利水電工程建設管理中施工規劃的設計效果，結合傳統規劃方案運行效果進行了對比檢測，為保障實驗結果真實有效，對實驗環境和實驗參數進行統一規范。

2.1 試驗環境

針對某城市水利水電工程建設情況進行跟蹤調查，并對建筑施工數值進行規范，具體參數見表1。

表1 實驗參數設置

根據上述的實驗參數進行對比檢測。

2.2 實驗結果

為方便觀察檢測結果，對實驗檢測曲線進行記錄，將傳統檢測結果記為B，將本文檢測結果記為A，具體檢測結果如圖8所示。

圖8 對比實驗檢測結果

2.3 實驗結論

觀察上述實驗檢測結果可知，相對于傳統檢測曲線而言，本文檢測曲線有效性明顯有所提高，由此證實，水利水電建設管理施工規劃設計具有更高的合理性，可以促進水利水電工程發展，保證水利水電工程施工安全[14]。

3 結語

在進行水利水電建設工程管理計劃的過程中，要加強對設計整體施工規劃的重視，做好施工計劃，并且對建設過程進行高效的管理，從根本上確保水利水電建設工程的施工質量和效率，進而促進中國水利水電建設工程的發展。