計算機仿真技術在水電工程施工中的應用探討

吳漫

（銅仁學院 貴州省銅仁市 554300）

計算機仿真技術在水電工程施工中的應用探討

吳漫

（銅仁學院 貴州省銅仁市 554300）

隨著現在科學技術的進步發展，科學技術已經滲透到各行各業，在水電工程建設中，依靠先進的科學技術進行施工建設不僅能提高其工作效率，使工程施工進度得到有效保障，同時還能節省相應的人力物力，降低相應的成本，其中計算機仿真技術在水電工程建設中發揮了很好的作用。本文通過分析計算機仿真技術的特點及其在施工應用中的發展現狀，探討其在水電工程施工中的具體應用。

計算機仿真技術；水電工程施工；現狀；應用

水電工程建設對國家和人民群眾來說都意義重大，其直接關系到民生的生存安全及社會的發展，在建設施工過程中充分利用計算機仿真技術，對水電工程施工建設不僅使工程設計方案更加完善，而且還能規避一些不確定的風險因素，保證工程建設的正常進行，同時還能保障水電工程施工時的工程質量及控制施工成本。

1 計算機仿真技術的特點概況

（1）科學合理的運用計算機仿真技術能快速模擬出多種施工建設方案，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，并及時的做好相應的處理預防措施，使水電工程的施工建設能夠順利進行下去。

（3）在水電工程施工建設中，利用計算機仿真技術可節省相應的資金使用情況，降低施工建設的具體成本。

（4）在水電工程施工過程中利用計算機仿真反術模擬出的施工結果可以促使施工方案在設計制作上更加完善健全，其可行性更高，而且根據計算機精確的計算能力與高度的分析能力可以實現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）計算機仿真技術的應用范圍廣泛，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計中發揮其巨大的作用[1]。

2 計算機仿真技術在水電工程施工中的應用發展現狀

在我國的水電工程施工中，運用計算機仿真技術最早是從1986年開始，天津大學和四川成都水利水電勘測院首先將計算機模擬技術應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在水利水電領域的工程建設不斷得到應用，其應用范圍也越來越廣。后來，天津大學、武漢水利電力大學及大連理工大學等高等院校將計算機仿真技術應用到混凝土的堤壩澆筑與填筑、地下廠房系統、地下洞室及地下溢洪道挖掘等中去，其中，天津大學引入了先進的循環網絡計算機模擬方法，并將其成功的應用到地下廠房系統的開挖建設中，另外研發了CONS循環網絡摸擬系統，并充分地與網絡計劃技術進行相互結合實現了地下洞室群挖掘的綜合模擬，排隊網絡模型與計算機模擬技術互相結合實現了水電工程中交通系統的模擬[2]。

到了90年代初期，天津大學將計算機仿真技術與其他控制系統相互結合建立了堆石壩的施工過程管理與控制的模型，使系統的自動調整功能得以充分實現，從而模擬出模型更能反映真實的實際情況，相應的也提高了計算機仿真技術具體控制的真實可靠性，后來針對三峽大壩的建設情況，先后通過三維動畫仿真技術實現了混凝土的模擬澆筑，另外還能過計算機模擬技術與地理信息系統相結合開發了可視化的演示系統，實現了工程建設進程的真實模擬[2]。

3 在水電工程施工中計算機仿真技術的具體應用

3.1 在水電工程截流施工中的應用

在水電工程施工中，截流施工是工程建設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能夠便方便快捷地發現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，然后根據實際施工情況進行優質選擇，相應地降低了工程建設成本以及施工風險，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可以有效實現料場的規劃與調度，及交通運輸的作用，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生變化而進行相應的流速變化，也就是流速分區，因此，在水電工程截流施工過程中，計算機仿真技術則要根據截流的水力值大小，河道水流條件，地形條件以及相應的地質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）土石料場的調度規劃。

（2）運輸道路與機械的規劃組織管理。

（3）土石壩在填筑過程中其施工環節之間的協調規劃與工程進度方案的制定實施[3]。

根據三個重點問題建立三個不同的仿真模型，即土石優化調運仿真模型、施工運輸仿真模型及土石壩填筑過程的仿真模型，然后再根據三個模型相互之間的影響制約關系將其集中一起，建立一個相對完整的土石壩施仿真系統[3]。

針對土石優化調運仿真模型的建立，可根據土石壩的施工設計方案建立相應時段的土石線性規劃模型，再結合料場的綜合編號以及相應的實際要求形成總的土石優化調運仿真模型；土石壩的施工運輸模型通常情況下應建立成排隊仿真網絡模型，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，以評價出其相應的運輸能力以及決策出道路的相應建設標準；對于土石壩的填筑仿真模型的建立，首先應將施工過程分成若干層，以每一層的填鋪情況來進行相應的服務，最終實現土石壩填筑的一個動態系統。3.3在水電工程混凝土壩澆筑施工中的應用

在水電工程施工過程中，混凝土壩的澆筑施工是穩固結構的重要依據，混凝土壩澆筑施工的仿真模型的建立主要是為了預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的運輸設備進行編號，再根據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，必須在滿足相應的前提條件下以注塊的實際澆筑順序及其設備來減少相應的閑置時間、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就是以起重機作為主導設備，以相應的規則將注塊設定成排隊服務系統。

4 結束語

在水電工程施工建設過程中，利用計算機仿真技術能夠有效解決許多技術難題，同時可以為相關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的特點及其在施工應用中的發展現狀，探討其在水電工程施工中的具體應用，以期能對我國的水電工程施工起到相應的幫助作用。

[1]劉洪久.計算機仿真在水電工程施工中的發展和應用[J].黑龍江水利科技，2005（03）：116.

[2]姜振.分析全過程動態仿真技術及其在水利水電工程施工中的應用[J].江西建材，2015（23）：134+142.

[3]李風云.論計算機仿真技術在水利施工中的應用[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專業教學工作。