水利基礎設施建設中的先進技術與設備

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水利基礎設施建設中的先進技術與設備

摘要：為應對全球城市化的快速進展，迫切需要加強公共基礎設施建設，為此開發了大量的先進技術與設備。對其中的“土木工程裝配設計”方案、Roxar RMS水庫建模軟件、HydroQuest River水輪機，以及徠卡新型測量系統進行了簡要介紹。

關鍵詞：土工工程；裝配設計；新型技術

1“土木工程裝配設計”方案

據預測，到2025年，特別是隨著印度和拉丁美洲等地的快速城市化進程，全球人口將達到81億。為妥善應對這一狀況，估計將投入9萬億美元用于公共設施的建設。快速和低成本交付需求的猛增，使許多工程都受到不同干擾因素和人為因素的困擾，這些都導致了工期延遲，故障率和成本增加。

為此，達索系統(Dassault Systèmes)公司，作為一家3D設計軟件、3D數字實體模型和產品生命周期管理(PLM)方案的開發商，為建筑、工程和建造(AEC)業提供了名為“土木工程裝配設計”的行業解決方案，以為道路、橋梁、隧道、鐵路、高速公路、大壩等主要公共設施提供更富有成效的和更精確的設計?！巴聊竟こ萄b配設計”是與上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司(SMEDI)共同研發的。

借助于達索系統公司的“3DEXPERIENCE”平臺，土木工程師利用該系統可在200 km的范圍內全方位地開展土木基礎設施設計。地理位置與地形的前期研究、可重復使用的自適應3D模型、可自動布置的結構性組件，以及數據導入和重量分析為快速設計和調整建筑信息模型(BIM)結構創造了條件，BIM結構與AEC工業數據格式(包括IFC和Omniclass)完全兼容。

SMEDI董事長指出，自2012年聯合達索系統公司成立土木工程研究中心以來，兩家公司共同為土木設計產業解決方案的探索和發展做出了巨大貢獻?！巴聊竟こ萄b配設計”的出臺，將使土木工程工業發展的信息化、標準化和精細化得到加強。這種AEC法將為從事土木工程設計和負責基礎設施流程的工作人員之間搭建一個開放的平臺，為全球土木工程業的可持續發展起到較大的推動作用。

同時，受益于貫穿于設計、工程規劃、制造、建造及業主團隊間的相互合作，應用完整、可重復使用的自適應模型和設計元素以及實時報告，“土木工程裝配設計”的行業解決方案將土木基礎設施工程的精確性提到了一個新的臺階。同SMEDI的長期緊密合作，有助于提供從設計到建造的全方位的解決方案，滿足當今和將來全球人類對基礎設施的需求。

根據設計，該系統可解決大型基礎設施管理者面臨的諸多難題。

(1) 減少浪費和重復工作。與傳統設計和施工過程不同，可將概念性設計同制造數據、成本、質量參數和時間相互結合。超過75%的工程設計方案可從自定義、可重復使用和自動生成的模板中直接生成。

(2) 提高工作效率。一個針對所有土木工程設計的平臺包含了來至團隊和用戶的專業知識，可隨時獲取和使用最新的信息。

(3) 加強合作。從工具延伸到概念、設計、工程、制造、建造和業主團隊的各個環節中，確保同時、實時瀏覽設計模型及工程數據，輕松修改工程設計。

2Roxar RMS水庫建模軟件

艾默生過程管理公司最近推出了其最新的水庫建模軟件，Roxar RMS。新版本的RMS 2013.1，配備有增強型的結構建模工具，可識別數據在實際使用中存在的不確定性并提升其靈敏度，便于建模工程師建立地質場景、調查結構不確定性的全方位影響和最大價值化水庫資產。

在以往的水庫建模中，工程師們常常不得不依靠最好的故障與基準評估案例，而這些案例固有的不確定性低估了水庫庫容實際存在的不確定性。

隨著新產品Roxar RMS的發售以及結構建模和網格化工具的緊密結合，用戶可以更有效地量化不確定性并增強重要決策的信心，如何處鉆孔、采取怎樣的生產策略和如何最大化地還原。

作為新功能升級的一部分，RMS2013.1將故障不確定性工具箱同結構建模和3D網格化進一步結合。這使得用戶可以根據輸入數據的不確定性，建立完整的故障不確定性模型和對不同場景進行廣泛的調查研究。

同時，基準不確定性建模工具大大增強，便于用戶基于鉆井標定、速度、振動傳播時間以及等容線等不確定的數據和信息創建基準和區域。不確定性建模隨著新參數的增加而得以擴展。

鉆井定標可調式3D網格，借助這種新工具，模型的準確度進一步得到提升，同時，增強版的等容線建模工具為用戶處理等容線輸入數據提供了可靠的質量保障。

基于對地球物理領域的關注，對一套新型的模型驅動解釋(MDI)工具進行了改進，該工具首次在2013RMS中發布，通過對速度模型進行質量控制的新工具來改進MDI和速度模擬，為基準的不確定性建模提供了輸入數據。

通過多線程(可并行計算)，效率和性能都得到提升，新的SEG-Y引入了函數和RMS數據瀏覽器，隨著管理和故障分組/分類的改進，為用戶處理大量數據提供了便利。Roxar RMS2013.1帶有預測分析工具，這有助于在非常規現場確定最佳點。

總之，該系統的出現，使管理者在提升水庫經濟性效益、改進決策并提高工作效率方面更有信心。Roxar RMS正在改變水庫建模的格局。

艾默生公司推出的水庫建模旗艦系統Roxar RMS 由24個完整集成的軟件模塊組成，為仿真工作流提供了一套無縫而又完全集成的振動仿真。這包括振動解釋、結構模型建造、3D網格化、巖相及巖石物理建模、流體仿真、鉆井規劃以及不確定性建模工具。RMS可在紅帽公司的64位Linux企業版第5和6版以及64位Windows 7平臺上運行。

3HydroQuest River水輪機

HydroQuest公司，作為創新性水輪機制造廠的設計者與制造者，一直在與諾曼底機械制造公司(CMN)就海洋水動力水輪機項目展開合作。該公司近期還推出了河流水動力水輪機(river hydrokinetic turbine)系列。

該水輪機的試運行在法屬圭亞那，特別是在奧爾良取得了成功，在奧爾良，投運了該種水輪機，并在隨后幾周內首次將其并入法國電網。該公司試圖擴大自己在法國以及全世界，特別是在非洲大陸、拉丁美洲、亞洲、意大利、巴西或俄羅斯的影響。

縱觀2015年12月在巴黎召開的轉型和第21次締約方會通過的法案，可再生能源將作為重要的論題，并可作為在應對全世界持續增長的能源需求時可依靠的重要能源。不管是用于河道的、海洋的或者河口的水輪機，都具有巨大的發展潛力，僅全球河流水電的裝機容量就達3 000 MW，直接經濟效益可達150億歐元。

HydroQuest公司的CEO指出，全世界很大一部分的河流及河口都可以裝配水輪機，以作為其他能源的補充，這在法國尤其如此。法國環境與能源控制署呼吁開發水電。這一舉措將促進法國的工業結構向更高效能和環保的方向發展。

HydroQuest公司表明，完全模塊化的水輪發電機可應用于各種斷面的河流，最潛深度為2 m。

已有兩臺河流水動力水輪機在法國制造完成，即HydroQuest River 1.40和HydroQuest River 2.80機型，分別為一級和兩級，標稱額定功率為40 kW和80 kW。

Hydro Quest河流水動力水輪機特點如下：

(1) 貫流式雙垂直軸設計。

(2) 設計有防護網，對雜物有著很好的防護作用。

(3) 安裝維護簡便，通過直接與由水下電纜和活動式水輪機固定桿固定的駁船連接。

(4) 機組低轉速，對環境破壞可忽略不計，特別是在野外。

HydroQuest河流水動力水輪機已經過了實際環境的測試。

(1) 法屬圭亞那的歐雅帕克(Dyapock)河。在法國電力公司的管控下，面對亞馬遜生態系統極端環境，河流水動力水輪機在該河上運行了2 a。

(2) 奧爾良的盧瓦爾(Loire)河。HydroQuest River 1.40在該河上運行6個月，驗證了其安裝的穩定性，并優化了其自然環境下的運行性能。這臺水輪機將成為并入法國電網的第1臺河流水動力水輪機。

未來，公司打算將HydroQuest河流水動力水輪機用于法國其他水電站，并將其推廣應用于意大利、巴西、俄羅斯、拉丁美洲、亞洲或者非洲。

4徠卡新型測量系統

創建仿真3D模型，徠卡新型測量(Leica Captivate Experience，LCE)系統便于人們在各種領域開展專業性的測量工作，以易于準確獲取和管理復雜數據。結合配套的軟件、精確的測量設備和值得信任的服務，為用戶的體驗搭建了一套全方位和全新理念的解決方案。

LCE系統為辦公數據的共享提供了革新性的方法。用戶僅需滑動下屏幕，就可以通過自定義(包含多目標項目的各種信息)進行瀏覽。先進的線性化與編碼系統為用戶提供了一個交互式的3D模型，用戶可通過該模型對效果圖進行放大、平移、旋轉，以調整到最佳視角方便操作。

最近，資深勘探員在徠卡CS20新控制器上試用了LCE系統。模擬了野外工作環境，如導線測量、測線編碼、2D和3D監視、區域劃分、GPS定位、校準、數字地面模型監視，同時對軟件功能也做了測試。分析結果表明，新的軟件和控制平臺可以提供讓人驚奇的體驗。

Leica Captivate這種新型的徠卡測量系統像智能手機一樣，操作簡便，功能強大，吸引用戶。

通過滾動瀏覽應用，用戶可對項目進行自定義和任意排序；旋轉視圖便于用戶為工作文件添加圖片，以便識別每個項目；通過點擊工作文件，用戶可以快速瞬間進入另一個菜單，以瀏覽編輯數據和修改屬性。

隨著Leica Captivate系統的登陸，采用第五代ATRplus對全新徠卡全站和多站進行了優化。通過使用這些精密的儀器，提升了工作效率和速度，讓用戶可以直接鎖定唯一目標而不受現場其他因素的影響。軟件可適應任何環境，即使在最惡劣環境下也可提交精確定位，甚至是在視線受干擾被打斷的情況下也可快速重新鎖定。

通過Leica Infinity軟件集成16位圖像程序，便可在Leica Captivate系統平臺上瀏覽高質量的基礎圖。這種30 cm，4段的地理參考圖像可幫助用戶通過可視化方式察看任何工地現場，為優化實時決策以提高生產效率、少出差錯、減少現場往返旅程以及節省后續處理的時間提供了支撐。

Leica Captivate系統中經優化的Leica Infinity軟件，通過支持新的現場軟件而提高了工作效率。采用簡單的用戶接口，將多掃描結果組合創建信息豐富的界面，Leica InfinityV1.3軟件提供了完美的工程概覽。

Leica Infinity軟件為多種計算機輔助設計以及建筑信息模型軟件包的工程數據處理提供了多種方案，讓制定決策更容易且更具有成本效益。

(張卓然朱曉紅編譯)

信息服務

長江設計院正式提交秘魯水資源規劃項目I.1階段最終成果報告

秘魯當地時間2016年5月18日，長江設計院向監理公司負責人Huber Vergara先生正式提交了秘魯水資源規劃項目I.1階段最終成果報告。

該報告是在今年2月提交的報告第一稿的基礎上，根據監理公司意見，并通過與秘魯水務署、監理反復溝通，確定報告編寫體系后修訂定稿。提交的報告包含技術資料收集整理驗證和數據庫兩項成果。其中，技術資料收集整理驗證報告3363頁，分為4卷：卷1，執行摘要與主報告；卷2，附圖冊；卷3，主報告附件1～10冊；卷4，流域報告1～55冊。數據庫報告171頁，包括主報告和使用手冊。

秘魯水資源規劃項目I.1階段自去年7月1日啟動，在近1 a的時期內，長江設計院工程師走訪了包括秘魯農業部、水務署及其各級派出管理機構、大區政府及其特別項目部等多個政府和研究部門，開展了大量的實地調研工作，對秘魯南部地區現有水資源開發利用資料進行了全面系統的收集整理和分析。此次成果報告的提交，標志著秘魯規劃項目第一階段的順利完成，為下一階段水資源規劃工作的開展打下了堅實的基礎。

(本刊摘編)

收稿日期：2015-12-22

文章編號：1006-0081(2016)05-0027-03

中圖法分類號：TV53

文獻標志碼：A