解析水利工程設計和施工中計算機技術的應用

顏黎平

（湖南華意項目管理有限公司，湖南衡陽 421001）

0 前言

水利工程建設與施工并不只是水利工程這一門學科知識，需要綜合運用觀測、勘探、攝影、地理學等多個學科知識，對即將進行水利建設地區的氣候、植被分布、基礎水利建設、地形地勢等方面進行分析。在做好基礎工作之后，我們才能開展水利工程施工，有效的水利施工措施必定跟先進的水利施工方案和操作設備進行聯系，而具有實際意義的水利工程建設設備必須與計算機技術進行緊密地結合。

1 計算機技術在水利工程及其施工中的作用

在水利工程建設及其施工方面應用現代計算機技術的主要目的就是對水利工程的各種信息，如水利建設地區地形地勢、水利工程建設方案和施工步驟等進行匯總、分析、處理和應用，之后再根據處理后的結果對水利工程的開發、設計和施工提供技術和信息支持。在運用計算機技術對水利工程及其施工進行操作之前，我們要了解每一種計算機技術的優缺點和適用情況，再根據這些情況進行選擇新技術以及儀器設備。

1.1 計算機技術在水利工程規劃中的應用

水利工程具有一定的復雜性和系統性，所以在工程建設開展前，必須經過全面分析、統籌規劃，才能提高工程建設的效率與質量，而傳統規劃設計工作主要以人為操作為主，雖然能夠初步對工程整體結構和布局進行測量規劃，但工作效率卻顯然較低，并且一旦在工作當中出現失誤等人為因素，還會對規劃設計方案質量造成影響，因此在計算機技術的應用當中，無疑能夠改善這種問題。現代計算機技術對于數據的搜集、整理、分析、計算以及保存功能顯然更加完善，能夠應付水利工程規劃當中的各項參數指標的整合處理，因此在具體工作開展當中，則需要工作人員加強重視程度，在對工程方案進行設計期間，可以利用CAD 技術以及三維動畫技術，加強數據結果的精確程度，為具體施工提供指導方向，或是應用BIM 技術，對水利工程構建信息模型，從模型當中既可以對工程整體結構進行規劃，也能夠實現模擬工程開展，以便于工作人員隨時結合實際情況對設計方案進行調整，驗證方案的可行性和合理性，并且在可視化的觀察和分析過程中，還有助于掌控工程建設成本的投入，以便于提高工程整體效益。其次，在設計方案的形成期間，為了綜合考量一切影響工程建設的因素，并對工程的安全隱患和風險予以規避，設計人員必須應當與各級部門和工作人員之間構建良好的溝通互動關系，因此，通過計算機技術與網絡技術的應用，可以打破空間壁壘，提高溝通的時效性，具體來看，設計人員既可以通過網絡信息平臺的方式，實現與各級部門的交流，以及文件的發布、傳輸和共享，以便于各級部門之間商討解決問題，又可以通過交流軟件的應用，及時進行技術方面的咨詢。

水利工程施工當中包括大量PPT 文件、地形圖、鳥瞰圖等資料信息，如果依靠工作人員手工操作，難免會存在誤差，因此利用計算機技術，則可以加強工作成果的精度與準度，以及采用空間分析技術，對工程項目信息進一步進行分析和設計。計算機技術的應用優勢，除卻能夠對大量信息與數據進行處理外，更加有助于保存資料和文件，在傳統文件的保管過程中，勢必會占用大量空間資源，并且一旦外界環境因素發生變化，溫度與濕度對于文件會產生損壞，而利用計算機技術進行的文件儲存工作，不僅能夠防止意外發生，保護文件的安全指數，更加能夠儲存在硬件設備和云空間當中，以便于隨時進行調取和傳輸。

1.2 “3S”技術

所謂的“3S”技術，實際上包括三種不同的計算機系統和數據處理器，通過這三種技術的聯用，得到水利建設地區的全貌信息，這三種系統分別是：全球定位系統GPS、地理信息系統GIS 和遙感RS，前兩種技術的運行與衛星通訊息息相關，后一種技術主要是通過傳感將得到的水利建設信息轉化為可處理的數字信息。這三種系統可以發揮各自的優勢，互不干擾，混合使用時又能彌補各自的不足。

1.3 “3S”技術在水利建設及其施工中的應用

使用“3S”技術進行水利工程建設及其施工測量的主要目的是建立水利工程的空間數字模型，然后對測量的數據進行分析、存儲和管理，進而實時掌控水利工程建設位置的變動。全球定位系統簡稱GPS，通過衛星定位導航系統可以獲取水利工程所處位置的全方位實時三維定位能力。如今隨著數字化處理技術的發展，GPS 所測定的地球表面三維結構已經從靜態轉化為動態，這一轉變更有利于我們對水利工程施工位置的感官和了解。GPS具有很強的全天候、無干擾、高精度、自動化的優勢。GIS 又叫做地理信息系統，它是一個專門管理地理信息、計算處理能力強大的計算機軟件系統，它可以將水利工程設計及其施工信息進行分層，然后根據每一層的數據調查進行整合，最后能估算出水利工程施工和設計的最優解，對當地的生態保護具有很大的作用。RS 又被叫做遙感技術，它的核心設置是一個優異的傳感器，可以接收外層空間射到地球表面，然后地表對其進行反射的電磁波信息，這些電磁波信息一般是熱感，可以察覺很小的熱量差異，通過對地表物體的掃描、攝影、傳輸和處理，可以對水利工程施工進程進行監控和識別；一般來說，這種傳感器非常的靈敏，用處也非常大，可以應用到氣象監測和空氣質量的檢測中去，如果將這個設備與城市上空的信號塔進行聯用，那么它可以實時的觀測到城市上空和城市周圍的熱島效應。在水利工程施工觀測的過程中，GRS 技術和GIS 技術相結合可以進行動態監測，從而可以全面地反映水利工程建設對當地生態的利用狀態；GPS 數據采集和GIS 數據管理相結合可用于水利工程建設與施工的安全監測、實時分析。

還有一種能夠全方位測評水利工程構造的計算機技術叫做全站儀測評，該技術既能直觀測量地形地勢，又能分析物質所處經緯度，在測量結束之后還能以數字的形式通過計算機和手機進行通訊，性能非常穩定，操作步驟也很簡單、省力，所以這一項新規劃測量技術在自然生態規劃中早已得到廣泛的應用。將全站儀和數字化系統、智能轉化系統進行聯系起來，可以將它直觀測量得到的數據進行自動處理、分析，最后傳輸到決策終端，為后期得到最優化的水利工程設計、開發方案做準備。全站儀可以在露天或地下直接工作，它對環境的要求不高，但對使用它的人的操作技術有很高的要求，如果操作不當，所得到的測量數據將是失之毫厘，謬以千里。

以上只是列舉三種最常用的計算機管理技術，還有三維激光掃描技術、慣性測量系統等對水利工程設計及其施工的觀測有幫助的計算機技術，技術不僅方便了生活，技術還改變我們各行各業的發展。目前我們所了解的計算機技術大多還處于實驗階段，因為費用和適用性等方面的限制，還沒有廣泛的應用于水利工程建設中，但這些技術的發展已經勢不可擋，會對水利工程的設計及施工產生深遠的影響。

2 計算機技術在水利工程設計及施工中的應用評估

①我們需要利用計算機技術對水利工程設計與施工的可行性進行初步的考核，這一步的主要目的就是為了對進行水利建設的地區進行地面以及地下各種信息的匯總、分析、處理和應用，在分析時，要以現行的水利工程設計和水利施工保護規章制度為基礎，將水土資源、交通便利、生態環境作為水利工程施工過程中必須明確的幾大要點，進而能夠全面了解水利建設地區的情況；②提出評價結果。通過對水利建設地區現有的生態開發情況和水利建設情況進行分析，如果發現該地區十分符合我們生態水利工程的理念，在對水資源進行開發利用的同時可以進行當地農家樂和山區一日游的開發，且根據其現有的地形地貌分布圖來看，它的自然生態與水利建設相融合的開發前景非常樂觀。不過因為前期開發程度比較低，存在著格局混亂、開發科學性低的情況，所以對該地進行開發前，需要將該地的居民進行適當的牽離安置；③我們要綜合使用指數評價法、判別評價法以及綜合評價法等科學的分析方法，利用SQL 等信息管理系統，它是一個專門管理信息、計算處理能力強大的計算機軟件系統，可以將水利工程的管理工作進行分層，然后根據每一層的調數據調查進行整合，最后能估算出水利工程施工方案和水利工程設計管理方案的最優解，對水利建設工作的合理進行具有很大的作用。最后再根據處理后的結果對水利工程的規劃、設計和觀測提供技術和信息支持。

3 結語

綜上所述，進行水利工程設計和施工工作的主要陣地是各地區的河流交匯段，這也是我國致力于水資源規劃的主要方向，一開始利用計算機技術進行水利工程設計和施工工長的開展，是為發展我國計算機科學在各行各業的應用，但隨著現代科學技術的發展，各行各業也進入了蓬勃發展的階段，水利工程設計和施工對計算機技術的要求也越來越多，這一要求不僅使我國水利工程設計和施工的規劃工作面臨著巨大的變化，也讓水利工程這一領域越來越依賴于這種信息化技術的發展。本文將通過講述計算機技術在我國水利工程設計和施工中的應用，來啟發人們對國內計算機技術開發和水利工程建設的重新思考。