水利电力论文范文

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篇1

随着通信技术的发展，目前电力通信系统主要由SDH光纤通信、电力载波、卫星及无线载波等组成。集团伴随输电线路的建设已建成大量OPGW及ADSS等架空光缆，光缆线路已覆盖集团的各水电站、变电站、水库大坝和办公场所;且光纤线路已形成环路，已具备了搭建光纤通信系统的有利条件。根据调控中心多业务、大容量的通信需求，结合已建光缆线路的先天优势，通信系统以SDH光纤通信为主来搭建。根据《电力系统通信设计技术规定》中“至主要发电厂、变电所及网络节点间的主干通道应有两种不同传输介质的电路或物理路由完全独立的电路组成”的要求，集团通信系统需建设主用通信通道和备用通信通道，并在主要站点建设应急通信通道。主备用及应急通道通过三个不同路由分别接入调控中心，形成通信系统的冗余保护。

1．1主备用通道

主通信通道应采用大容量，通信传输质量好，电路可靠性高的通信方式。目前作为电力系统干线的通信方式主要有光纤和微波两种，光纤通信具有运行维护方便，传输容量大，抗干扰性能强的特点。微波通信具有能跨越复杂地形，抗洪水、地震等自然灾害的优点，但受天气影响大，传输容量相对较小。集团已建设完善的光纤线路，所以通信系统主用通道和备用通道均采用SDH光纤通信技术。

1．2应急通道

应急通道应是受自然灾害影响较小、独立于主备用通道之外的通信系统。应急通道仅在主备用通道均中断的情况下使用，对通道带宽要求不高。集团工程点分散、距离远，不宜采用微波通信，因此应急通道选用卫星系统。在发生光纤通信中断的情况下，卫星通道能够及时建立应急通信，将电厂及变电站的关键信息上传至调控中心，确保调控中心和厂站通信通畅。

2、SDH传输网

2．1SDH传输网搭建

SDH传输网是通信系统的基础，为调控中心运行管理提供高速、全面、安全、便捷的通信服务传输平台，并为通信系统提供主备用通道。SDH传输网不仅要能满足集团调控中心生产运行、调度指挥、行政管理等的要求，还要能快速处理各类语音、数据、图像、文字等信息。调控系统各业务对通信带宽要求较高，因此SDH传输网主干传输速率选用2．5Gbit/s，支干传输速率为622Mbit/s。通过集团各水电站、变电站和工程点组成一个光纤环网，搭建STM-16光纤保护环。主备用通道通过不同的两个路由分别连接至调控中心，形成冗余通信通道，见图1。

2．2SDH传输网安全

已建光纤线路已形成环路，所以采用二纤双向复用段保护方式建设二纤双向复用段保护环，实现通信通道自愈功能;复用段保护既节省通道资源又能形成有效的安全保护措施。除建设复用段保护环外，每个通信节点的设备均设冗余保护，交叉连接单元、时钟单元以及电源模块等核心板件采用1+1冗余配置。通过复用段保护和设备冗余配置，SDH传输网可靠性得到了极大的提高，能够满足调控中心各项业务对通信安全的要求。

3、卫星通信

3．1卫星通信规划

卫星通信系统选用VSAT卫星通信系统，为星状通信系统络结构，采用浮动静态路由单跳卫星链接，主、备用通道和卫星应急通道可自动切换。根据卫星通信系统作为应急通信的特点，系统网络信令传输体制采用TDM/TDMA/SCPC，这种体制不但安全可靠，又能最大限度的节省卫星带宽，减小主站设备投入。此组网方式既可用于简单的电话线路连接，亦可服务于IP数据传输，还能用于视频传输服务，见图2。

3．2基于IP的数据传输业务实现

卫星通信系统提供10M/100M以太接口，各种IP业务设备直接通过以太网交换机与之相连，并通过终端的卫星端口上星与远端站点通信。语音选用VoIP方式，通过设备的IP通道传送;在优先保证话音和基本数据业务正常通讯的前提下，卫星通道也可以连接各站点间的其他IP数据通信业务，从而共享卫星带宽。

4、结语

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1．1试验性应用

由于我院钻探生产以小口径金刚石钻进工艺为主，对绳索取心钻进工艺技术尚未实践应用过，因此，为了能更好地投入到生产，先开展绳索取心技术的试验性研究工作。本次试验选用XY－2型液压立轴式钻机、BW－250型卧式三缸往复单作用活塞泵，循环液采用SM植物胶冲洗液，钻杆、钻头、钻具及附属设备选用中地装备无锡钻探工具厂的S型标准系列。其中，S95、S75绳索取心钻具各3套，钻杆各200m，绳索取心钻头各10个，打捞器和木马夹持器各2套，其它附属材料若干。本次试验孔深100m，首次对绳索取心钻进工艺技术进行了深层次的分析研究和探索应用，紧紧围绕孔内、护壁、取心及钻进质量、效率等技术难题，重点探索研究了绳索取心钻进的关键技术环节及与之配套的循环液，初期成果明显，为实践性生产应用奠定了基础。

1．2实践性应用

在试验性应用取得成果的基础上，在滇中引水工程可行性研究阶段万家—新庄段ZK2108孔进行了实践性应用，对绳索取心钻进工艺作进一步研究。

1．2．1项目概况滇中引水工程规划区含迪庆、丽江、大理、楚雄、昆明、曲靖、玉溪、红河等8个州(市)所辖的52个县，国土面积约9.49万km2(占全省总面积的1/4)，根据《滇中引水工程规划报告》、《滇中引水工程项目建议书研究报告》，滇中引水工程一次建成，工程总干渠奔子栏—蒙自全长848.2km，多年平均引水量34.17亿m3，渠首设计流量145m3/s。万家—新庄段处于云南高原中部之滇东高原盆地区，沿线经过楚雄红岩高原亚区和昆明岩溶高原湖盆亚区两个地貌单元，区内山脉和主干河流受构造控制明显，线路通过地区地层发育齐全，沉积类型复杂、多样，从元古界到第四系均有出露。可行性研究阶段计划(含预留)钻探工作总量38250m，要求全孔岩心采取率≮95%，压水试验执行《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL31—2003)。由于部分地层以破碎玄武岩、灰岩、白云质灰岩、生物碎屑灰岩等岩溶地层为主，岩层破碎程度高、孔壁稳定性差、孔内事故率高、钻进难度大、钻进效率低。ZK2108孔设计孔深220m，位于昆明市盘龙区两面寺附近的昆明—呈贡隧洞出口处，覆盖层主要为碎块石和粘土，基岩主要是灰质白云岩、石英砂岩，节理裂隙较发育，裂隙间多充填泥质、岩屑等物质，面起伏粗糙，以缓倾节理为主，受构造影响，岩体较为破碎、松散，钻进难度较大。

1．2．2钻进器具及附属设备的配置由于处于实践性应用阶段，并受到目前人员、设备、材料等资源的限制，ZK2108孔的钻进主要用试验性阶段的设备和器具材料。

1．2．3钻进参数绳索取心钻进效率取决于钻进规程参数的选择，必须根据地层条件和绳索取心钻具特点，合理选择钻压、转速和冲洗液量。

1．2．3．1钻压钻进过程中，当钻压高于所钻岩石的压力硬度时，岩石就由表面破碎转为体积破碎，但当压力接近或超过金刚石本身抗压强度时，金刚石开始破损，同时，随着钻压的增加，金刚石的磨损量也增加。由于绳索取心钻头胎体壁要比标准钻头厚2mm，因此绳索取心钻进环状克取面积比常规取心钻进增大了10%以上，钻进时所用钻压亦相应增大10%左右。实际选择钻压应按具体岩层条件、钻头类型、钻头实际尺寸等，通过实践合理确定。该孔选用孕镶金刚石钻头，结合地层实际情况，75mm口径钻压选择为11～14kN，95mm口径钻压选择为12～17kN。

1．2．3．2转速转速是影响绳索取心金刚石钻进速度的重要因素，转速过快或过慢，对绳索取心钻进都不利。通常情况下，孕镶金刚石钻头的圆周线速度在1.5～3m/s范围内较合适，表镶金刚石钻头则在1～2m/s较为合适。根据实际钻进情况，该孔75mm转速选择为500～800r/min，95mm转速选择为400～700r/min。

1．2．3．3冲洗液量冲洗液除冷却钻头和悬排岩粉外，还有调节金第42卷第2期张正雄:绳索取心钻进工艺在刚石钻头胎体正常磨损的作用。由于绳索取心钻杆与孔壁间隙很小，冲洗液上升速度得到了提高，因此，流量比普通双管略低。通常情况下，保持环状间隙上返流速在0.45～1.5m/s范围内，钻头唇面单位面积(cm2)冲洗液量在3～5L/min(中硬—硬岩)或2.4～4L/min(硬—坚硬岩)较为合适，宜根据具体施工条件合理确定。该孔钻进75mm口径冲洗液量选择为60～70L/min，95mm冲洗液量选择为80～90L/min。

1．2．4冲洗液冲洗液的选用种类很多，一般可选用聚丙烯酰胺、不分散低固相冲洗液、低粘增效粉(LBM)泥浆、天然植物胶溶液、生物聚合物溶液等。绳索取心钻进应根据地层特点、钻孔设计深度来合理选择冲洗液，冲洗液应有良好的流动性，对孔壁的侧压力小，防塌排粉效果好，能迅速堵塞岩石的自然空隙。该孔钻进选用聚丙烯酰胺低固相冲洗液，按照膨润土的加量为3%～5%，纯碱的加量为0.2%～0.3%，聚丙烯酰胺的加量为0.1%来配制，将水解的聚丙烯酰胺和纯碱溶液加入到泥浆中，混合搅拌均匀后即可使用。

1．2．5取心操作技术当钻进到岩心快装满内管或发生岩心堵塞时，立即停泵起钻。内管捞出孔口后，卸开捞钩，检查岩心采取情况，若有岩心，则拧开内管任意一端后，轻轻敲击内管倒出岩心;若发现内管中无岩心或岩心欠缺时，应当判断原因，采取相应措施及时处理。任何情况下，回次进尺长度不应超过岩心管有效容纳长度。

1．2．6关键技术环节的探索与应用

1．2．6．1套管护壁钻孔必须下孔口管保护孔口、防止偏斜，必要时，还应下表层套管，以防止表层漏失和坍塌。下好表层套管是保证绳索取心正常钻进的基础，一般情况下，应根据所采用绳索取心钻具规格和孔径要求来选择套管直径，套管直径应与钻具口径相匹配，直径过大会造成钻具工作不稳定，容易折断钻杆，不利于提高钻具回转速度;直径过小，容易造成起下钻困难，不利于悬排岩粉。同时，还应根据所遇地层岩性完整程度来确定所下套管的深度，套管应下入完整基岩，并应尽量一次下入到需要的最大深度，以减少换径次数，简化钻孔结构。该孔根据地层情况下入了孔口管和表层套管，并在钻进至171m遇到破碎层出现坍塌、掉块时，采取将表层套管拨出，扩孔到完整基岩下部3m左右下套管的方法解决护壁问题。

1．2．6．2岩心打捞在岩心打捞过程中，往往会存在内管卡死在外管总成内打捞不成功，或打捞器打捞不住内管总成，亦或是打捞途中遇阻提拉不上来等情况。对于这些情况的出现，应认真分析原因，采取钻进前认真检查、钻进中起大钻检查、设置循环液沉淀池等有效措施进行防范和处理。该孔钻进过程中，出现了打捞途中遇阻提拉不上来的情况，取出钻具后检查分析发现，阻碍内管起下的原因是钻杆内有泥皮，通过调整泥浆性能，采用循环沉淀系统，增设除砂和除泥装置后，该问题得以顺利解决。

1．2．6．3孔内事故预防由于绳索钻杆与孔壁间隙小、摩擦大，钻杆接头容易磨损变薄，容易发生钻杆折断事故，应选用优质的冲洗液进行，并选用材质良好的钻杆及钻具，在起下大钻时多检查钻杆接头处，以免发生事故。在地质条件复杂或地质情况不明的情况下，也可以考虑终孔孔径比所要求的孔径增大一级，以预防可能出现的意外情况，或者在不改变终孔孔径的情况下，在开孔时预留一级口径，以备在遇到意外情况时采取相应的处理措施。

1．2．6．4与普通钻进工艺的结合使用对于破碎复杂地层，一般较为松散，孔壁易垮塌、掉块，需要下套管隔离或采用水泥封孔，亦或是选用合适泥浆进行护壁。由于绳索取心钻进技术本身的缺陷，采用绳索取心钻进反而局限性较大，会出现无法钻进的情况，这种地层往往需要采用与常规钻进工艺相结合使用。该孔的钻进过程中，先采用普通钻进工艺钻穿覆盖层进入完整基岩，下入套管护壁，然后采用95mm口径的绳索取心钻进工艺钻进。由于缺乏对地层的全面认识和了解，在钻穿完整基岩遇到破碎、复杂的地层后，绳索取心钻进工艺无法实施正常钻进。起大钻后采用110mm口径的普通钻进工艺扩孔穿过破碎层并下入套管护壁后，继续采用绳索取心工艺钻进。

1．2．7应用效果对比分析ZK2108孔与相距1.1km的ZK2109孔地层情况相似，ZK2109孔采用普通钻进工艺。2个孔采用不同钻进工艺的效果对比分析详

2技术总结及推广应用

2．1技术总结

(1)采用绳索取心钻进工艺，大大节省了起下钻的时间，也减少了起下钻扫孔等辅助时间，还可以减小孔壁扰动和掉块，从而提高了钻进效率，降低了工人劳动强度和勘探成本，钻进安全系数更高。

(2)由于绳索取心钻进工艺岩心即堵即起，减小了岩心对磨或扰动，避免了重复破碎，对提高岩心质量有着重要的作用。

(3)在钻进过程中，要根据岩层性质，尽量采用小口径钻进，并合理选择钻进规程参数，合理控制钻进时效，遇到岩心堵塞时及时提钻取心，不能盲目靠加大钻压来追求进尺速度。

(4)绳索取心钻进外环间隙小、循环压力高，容易造成循环漏失、压塌孔壁，而频繁提钻产生的抽吸对地层的稳定性也造成一定程度的破坏，对非完整性地层需要使用优质的泥浆钻进。尤其在钻进复杂地层时，应放慢起下钻速度，提升钻具及打捞内管总成时，均须向孔内回灌一定量的冲洗液。

(5)绳索取心钻进工艺的初次实践应用效果较好，为我院在水利水电工程地质勘探中推广该项工艺积累了经验。

2．2推广及应用

鉴于绳索取心在ZK2108孔应用取得的初期成果，结合本期实践应用中积累的经验，新购买了JS系列钻杆JS95A、JS75C各700m，Q系列HQ、NQ绳索钻具各4套，并成功应用于广东某地质勘察项目650m的深孔和滇中引水工程可行性研究阶段万家—新庄段ZK1094(480m)、ZK1095(550m)的深孔钻进，标志着我院绳索取心钻进技术在水利水电工程钻探中的应用取得了重大突破，并初步具备了推广使用该项技术的条件。

3结语

篇3

1.农村经济结构的转型。

之前农村主要农作物就是小麦、玉米等粮食作物，这些作物主要要求其增产，因此水利设施只需要能够满足粮食作物的生长就可以了。但是伴随着农业产业结构的调整，除了种植粮食作物之外，还要种植蔬菜、瓜果、花卉等经济作物，这种产业结构的调整对于农村水利工程提出了更高的需求，原先那种只满足作物生长的水利工程已经不能适应当前农村新型经济的发展了。还有就是，市场化在农村经济中的作用越来越明显，农民为了取得更好的市场效益，各自调整自家的产业结构，使得农村地区产业的发展缺乏统一规划、统一调整、统一调度，这样以来水利设施的配套建设就会面临着诸多问题。

2.农村水产养殖业的发展对于水质有了更加严格的要求。

当前，我国许多农村地区利用之前的水利配套设施开展水产养殖业，水产业对于水源水质的标准要求更高了。水质如果不好，水源被污染，水产养殖业的发展将会遭受严重打击，农民的利益就会受损。目前的农村地区的水质条件还不能为水产养殖业的发展提供有力保障。

二、加强农村水利水电工作，把握好重点，掌握好方向

农村水利工作要围绕“一个目标”，即农业增效、农民增收、农村稳定目标，利用“两大优势”，即水资源优势和水务一体化优势，确立“三个协调”，即安全、资源、环境协调发展，不断完善“四个体系”，即防洪保安、水环境保护、水资源配置和农业灌溉安全体系，发挥“五个方面作用”，即提高产业层次、提高安全可靠性、提高景观水平、提高水资源科学利用程度、提高人民生活质量。今后，农村水利建设的重点是防洪除涝、节水灌溉、河道清淤、圩区治理以及农村水污染防治、水资源保护，推广有效益的技术项目，搞好技术示范工作。

1.增强水资源保护意识，加强对水资源的保护。

由于我国粗放农业发展历史悠久，不少地区还在沿用之前的农业发展模式，没有水资源的保护节约意识。要在农村地区普及水资源知识，加大水资源保护节约的宣传力度，使得保护水资源、节约用水的思想深入人心，使得农村每家每户都具有保护水资源的意识，大力倡导建立节约型社会。政府在制定农业发展的各项政策与规定时，要充分考虑到农村水资源的制约因素，逐渐转变粗放农业时的管理思路，由之前的供给管理转向需求管理与供给管理的有机结合，进而逐步实现需求管理。

2.积极推广农业节水灌溉技术。

由于我国农业发展方式的转型升级，农业产业结构的调整，必须大力积极推广节水灌溉技术。推广使用节水灌溉能够促进我国农业的良好可持续发展，控制农业生产成本，减少农民支出，有利于保护节约农村地区的水资源，提高农业生产力，进而能促进农村经济发展方式的转变，经济结构的优化升级。因此必须把推广节水灌溉放在农村水利工作的突出位置，加大节水灌溉知识的普及，大力建设节水灌溉配套设施，积极推广滴灌、喷灌技术。

3.加大农村水环境治理力度。

近年来，由于农村地区化肥、农药的大量使用，生活垃圾的乱推乱放，以及生活污水的任意排放，农村的水环境遭受了严重的污染，河流水质污染严重，严重影响了农民生产生活质量。再加上农村植被破坏严重，水土流失恶化了农村生态环境。因此必须加强水资源保护，加大水环境治理力度，倡导建立中国“美丽乡村”，提高农民生产生活质量。

4.要加强农村水利服务队伍的建设。

要加强农村水利站的管理工作，增强水利工作者的服务观念，提高水利工作人员的服务质量与水平。乡站人员事业经费应纳入县级财政预算计划，并通过县级水行政主管部门再下拨到乡站。要实现事企分开，精简乡站事业编制人员。乡镇水利站要向制定规划、监督建设、经营管理转变，加大水利技术示范和推广力度，依靠科技进步提高农田水利建设和管理水平，尽快实现公益与经营相分离、综合和专业相结合、科技和指导相协调，努力提高服务水平和服务质量。

5.要进一步提高对农村水利的认识。

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当前我国的水利水电基础工程施工发展过程中的基础施工方法主要有以下几点。首先，对于施工中所出现的浅基础情况，可针对有无放坡需求而确定施工方法。如无放坡需求，可先根据基准灰线直边切割出槽边轮廓线，随后再将相关施工作业区域进行诸葛开展施工作业。其次，在施工地下水位高低及地面排水系统建造的施工方面，则应根据具体的工程地质情况、施工挖掘尺寸等条件认真比对、计算和考虑，从而最大限度的预防和避免施工区域内的地基土结构被破坏。再次，对于地基与基础的强度及其所能承受建筑物上的全部结构荷载要予以充分的计算和考虑。即在施工基础的耐久性、防潮性、耐侵蚀性和抗冻性等诸多方面要充分满足施工过程及建筑后续过程的相关要求，保证施工全过程的安全顺利。除此之外，为了确保施工地基的安全稳定，必须使施工地基和开挖基础有一个足够大的施工工作区域，在地基变形值方面也应保证其在允许的参考值数范围内，将建筑物开裂、倾斜或者标高产生相应的变化等等一些列消极后果避免在施工开始阶段。

2水利水电工程基础施工的注意事项

对于基础施工作业方面我们需要做好注意事项，从而保证工程施工的顺利进行。在对于基础较浅的的施工作业面方面，要首先根据施工需要，划定一条基准灰线，并根据这条基准线画出槽边轮廓线,从而使整个施工的作业面顺利有序的展开。而对于地下水位的降低和地面排水系统的建造施工方面,要结合实际的施工区域的地质资料，进行科学的排查和考虑，进而进行基础开挖等工作作业,从而预防地基土结构被破坏同时影响施工的情况发生。另外，还需要保证整个工程地基的强度。地基是整个工程的基础和支撑，因而必须保证其可以承受建筑物的所有结构负荷，在地基相关结构的耐久性、防潮性、耐侵蚀性和抗冻的能力等方面严格把关，务必使其达到相关要求和标准。与此同时,还要在一定程度上保证地基和基础工作面的相对广阔，从而保证整个建筑结构的稳定。最后，任何材料都有其使用寿命，在地基施工前也要充分考虑到地基变形值的范围等因素和问题，要确保其始终处于允许的范围内,尽最大可能避免建筑物的开裂和倾斜等严重的质量问题。

3水利水电工程中的基础加固

3.1混凝土及钢筋混凝土灌注桩施工

所谓混凝土及钢筋混凝土灌注桩指的是直接在施工点进行打孔作业,然后用混凝土或沙石等材料进行现场浇筑，其具有施工方便,节约材料,成本低的特点，但其也存在不易操作、技术间隔时间长等缺点。总的来说，其主要有以下两种施工方法；第一种是挖孔灌注桩，这种灌注桩的的承重力和尺寸较其他两种都更加牢固，其直径为1m～3m之间,桩体的深度达到30m左右。这种挖孔灌注桩的单根承载力可达到10000kN～40000kN，能够很好的满足建筑整体对地基牢固程度的要求,第二种是打拔管灌注桩，这种灌注桩是是将与桩的尺寸相似的钢管套上桩靴打入土中,然后将钢筋骨架放入钢管内并浇筑混凝土,最后再将钢管拔出，进而形成灌注桩。除此之外，这种施工方法也可使用振动灌筑法,利用振动力将钢管打入土中。当其到达设计标的高时停止振动，当钢管打入深度达到设计要求时,利用进料工具将混凝土灌入钢管内,随后在震动的同时慢慢拔出钢管,使桩的混凝土在震动和播出的过程中密度和牢固程度不断增加，进而形成灌注桩。

3.2钢筋混凝土预制桩施工

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电子平板数字测绘系统、侧记法数字测绘系统、掌上数字测图系统合称数字地形测绘技术，这套技术的核心理念是数字化系统配合全站仪共同使用，即GPSRTK系统配合全站仪进行综合测绘，现在最实用、最先进的方式是，掌上电脑+全站仪+地形库内业，这种方式适合山地、草地、盆地，利用现代化数字手段，通过对全站仪的数据统计，从而建立起基础模型，全方位立体化的三维系统没醒，对当地情况进行分析。同时能够最大限度的减少水利水电工程测量过程中的误差，加强建模效果，更加快捷与便捷的将这一数据进行整合。

2水下地形测量技术

传统的水下地形测量采用一般多以经纬仪、电磁波测距仪及标尺、标杆为主要工具，用断面法或极坐标法及交会法定位，用测深杆和测深锤来采集水深数据，这种方法存在作业效率低，误差大等诸多缺点，近来已经很少被采用。近年来随着卫星定位技术的发展，DGPS,GPSRTK及CORS系统配合多波束测深仪进行水下地形测量得到了广泛的应用。DGPS(差分全球定位系统)是以某已知点作为基准点，基准点的GPS接收机连续接收卫星信号，并与已知点的位置进行比较，确定当时误差的伪距修正值，将这些修正值通过无线电台接收，用户接收机接收修正值来实时校正GPS信号，它具有全天侯、实时连续、高精度等特点。目前GPSRTK及CORS系统定位已达到厘米级的定位精度，并且能够做到实时无验潮测量。以上几种定位技术进行水下地形测量与岸上基准点交会法、极坐标法等定位技术相比，具有极大的优势，特别是较大面积的水下地形测量，可以大大缩短工作周期，减轻劳动强度。

3变形监测技术

变形监测又称变形测量或变形观测，是对被监测对象或物体(简称变形体)进行测量，确定其空间位置及内部形态的变化特征。变形监测按其变形监测部位分为外部变形监测(外观)和内部变形监测(内观)两部分，涉及测量学范畴的工作主要为外部变形监测。外部变形监测按变形方向可分为水平位移监测和垂直位移监测。水利水电工程外部变形监测包括变形监测基准网测量、工作基点测量、变形体变形监测、监测资料分析等内容，常用水利水电工程外部变形监测方法主要有以下几种:(1)大地测量法；(2)基准线测量法；(3)液体静力水准测量法。

4结语

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在进行水利水电施工时，施工单位要根据施工现场情况、基坑施工工程量等来设计、确定导流方案。如果基坑的施工工程量比较大，并且工程不能在河流截流后的一个枯水期完成施工，需要按照全年标准设计导流期限，对于没有完成施工的石坝等部分，施工单位要根据实际情况，制定合理的防控措施，确保坝体不会出现溢流现象;如果基坑的施工工程量比较小，并且能在河流截流后的一个枯水期完成施工，需要按照枯水期的河流量设计导流方案，并选用合理的围堰技术进行施工。

2水利水电工程施工导流方案

2．1全段围堰法导流全段围堰法导流是指沿着河床的大坝、水闸等主体工程轴线，修筑拦河堰体，将河流一次性截断，使得河道的水流通过临时修建的泄水建筑物流向下游。全段围堰法导流主要适用于枯水期水流量比较小、河道比较狭窄的河流，根据导流泄水建筑的类型，可以将全段围堰法导流分为涵道导流、隧洞导流、明渠导流等几种类型，在实际施工中，施工单位要根据施工现场的具体情况，选择合理的全段围堰导流形式，从而为工程的施工质量提供保障。

2．2分段围堰法导流分段围堰法导流是利用被束窄的河床、明槽、缺口、坝体，将河道中的水流引入河流下游，分段围堰法导流主要用于河床比较宽、水流量比较大、工程周期比较长的水利水电工程。采用分段围堰法导流技术进行施工时，施工人员首先要采用围堰法将河床原有的建筑物分成多个阶段，然后根据实际情况，分期、分段的进行施工，直至完成整个工程项目。在进行河床围堰时，要将河流截断，利用河床中建好的水工建筑物，将水流引入下游，从而实现分段围堰导流。

3水利水电施工中围堰技术的应用

围堰是导流施工中临时构建的建筑物，其主要目的是维护施工基坑，从而保证施工能在干地中进行，当导流任务完成后，如果围堰不能成为水工建筑物的一部分，则要将围堰拆除。根据围堰使用的施工材料，可以将围堰分为土石围堰、木笼围堰、混凝土围堰、钢板桩格围堰、草土围堰等几种形式;根据围堰与水流方向的位置，可以将围堰分为纵向围堰和横向围堰两种情况;根据围堰与被保护工程的位置，可以将将围堰分为上游围堰和下游围堰两种情况;根据导流期间基坑过水情况，可以将围堰分为过水围堰和不过水围堰两种情况，如果采用过水围堰，则要满足围堰顶过水的相关需求;根据挡水情况，可以将围堰分为枯水期挡水围堰和全年挡水围堰两种情况。

3．1混凝土围堰混凝土围堰具有挡水水头高、施工量小、抗冲击能力了强、防渗能力强、能与其他混凝土建筑物连成一个整体等特点，在水利水电工程中有十分广泛的应用，如浙江紧水滩水利工程就是采用混凝土围堰进行挡水的。

3．2钢板桩格型围堰钢板桩格型围堰是由主格体和联弧段构成的，在构建钢板桩格型围堰时，施工单位要坚持砂砾石重量稳定的原理进行，将钢板桩和锁口连接成一个封闭的空间，然后将石渣、砂卵石等材料填入封闭的空间中，形成钢板桩格型围。

3．3不过水围堰在多种围堰中，不过水围堰是利用最广泛的一种围堰，这种围堰在结构和和土石坝比较相似，具有工程造价低、就地取材、施工简单、拆除方便等特点，并且不过水围堰对周围环境的适应性很高，几乎能用于任何地方，但不过水围堰存在不允许堰顶过水等缺点，在洪水期需要做好防水措施。

3．4过水围堰过水围堰能确保围堰堰体的安全过水，能防止在过水中，堰体在渗透压力作用下，出现深层滑动的现象，同时还能防止水流对堰体表面产生的冲刷破坏。目前，长江的过水围堰有加筋过水土石围堰和混凝土板护面过水土石围堰两种，其中加筋过水土石围堰是在围堰下游坡面和堰体内部同时铺设钢筋网，从而避免河流下游坡及堰体坡面出现滑动的现象;混凝土板护面过水土石围堰是在上游护面和下游护面采用砼面板对土石围堰进行保护，这种过水围堰具体有防水性好、厚度适中等特点。

4围堰的平面布置及堰顶高层

4．1围堰的平面布置在进行围堰平面布置时，施工人员要根据水利水电工程的建筑轮廓、排水设施、交通通道、施工模板等进行综合考虑。一般情况下，水利水电工程的基坑横向坡趾与建筑轮廓的距离需要超过20m，基坑纵向坡趾与建筑轮廓的距离需要低于2m。围堰水平布置不合理就很有可能对水利水电工程的安全造成影响，因此，在布置围堰的平面时，要根据确定的导流方案、围堰类型进行操作，从而为围堰的安全提供保证。

4．2堰顶高程的确定目前，在水利水电工程中，常使用粘土心墙防渗式土石围堰当做施工导流工程的围堰建筑，因此，在确定堰顶高程时，要根据相关规定，在超过静水位0.6m处设计相应的防渗体，对围堰进行保护。由于在施工中需要对水位的壅高、围堰顶部防护结构厚度、堰体施工沉降量等因素进行考虑，因此，要根据工程的实际情况确定围堰位置及堰顶高程。

5总结

篇7

1.1受自然条件影响较大

水电工程一般都是在比较偏远的山区、丘陵、河谷地带进行施工的,因此,受施工当地的自然条件的影响比较大,施工环境极其复杂,不同的地形地貌、地质特点甚至气象条件都对施工过程造成很大的影响,因此,必须详细收集施工当地的自然条件资料,才能够提前做好应对措施。

1.2工程量大,周期长,技术难度高

水电工程一般都具有非常大的工程量,而且施工周期比较长,从项目论证、项目施工到最后的竣工验收投入使用一般都要经历数年的时间。而且工程涉及面比较广,专业技术性比较强,又受到施工地点的自然条件的影响,施工难度相当高。

1.3危害性比较大,安全难以保障

水电工程施工过程中有许多危险的工作,如石方爆破、水下和高空作业等等,而且还可能受到施工地点自然环境条件的影响,一旦发生山体滑坡、山洪等自然灾害,势必会给工程和施工人员带来极大的损失。

二、水电工程施工安全控制原则

要保障水电工程施工过程中的安全控制和管理,开展所有与施工相关的工作都必须遵循一定的原则,才能从源头上、从根本上解决安全施工问题。

2.1全面管理原则

水电工程施工涉及面非常广,任何一个方面出了问题都可能会对整个工程的安全施工造成恶劣的影响,因此,必须对整个施工工程进行全面管理,并且让所有工程人员都参与到工程的安全控制工作当中,将安全职责明确到每个员工,做到全员参与安全管理,这样才能最大程度上保证水电工程的安全施工。

2.2安全第一原则

水电工程能够从头到尾安全施工无疑是工程人员应该考虑的首要因素,不论是工程的施工成本还是施工周期都应在保证安全施工的基础上再去考虑的问题,决不能为了抢进度和增加经济效益而做出任何不利于工程安全施工的事情,一旦发生安全事故,必然会适得其反,对工程的施工周期和经济效益都产生不利的影响,因此,在工程施工过程中必须坚持安全第一的原则。

2.3预防为主原则

水电工程规模大、周期长,涉及面很广,一旦在施工过程中发生安全问题,势必会对整个工程施工产生一定的连锁反应,而且其危害性极大,事后也难以弥补。因此,水电工程施工的安全控制工作必须坚持预防为主的原则,在工程施工之初就将所有的安全隐患消除与未然,提高施工人员的安全意识和安全施工技能,安排专人负责对施工现场的检查和监督,及时发现各种影响安全施工的危险因素,最大程度上保证水电工程的安全施工。

2.4强制执行原则

安全施工不仅是一种意识,还是一种责任,这不仅仅关乎到工程能否顺利施工,甚至还关系到了许多人的生命和财产安全,一旦发生安全事故,其后果不堪设想。因此,必须建立安全施工的监督考核机制,强制执行工程项目的安全防护措施和管理原则,将安全施工的责任落到实处,让每个工程参与人员都能够铭记于心,对任何违规操作的行为都加以严惩,避免任何安全事故的发生。

2.5长效性原则

水电工程的规模大、施工周期长,要保障水电工程的安全施工不是一天两天的事情,因此,施工企业必须建立安全施工的常态机制,通过一系列的措施让安全施工成为一种良好的习惯,如建立安全施工的各种规章制度及奖惩机制,让所有人员都有章可循,有制可依;建立对施工人员的安全培训机制,提高大家的安全意识和安全操作技能;以及建立和制订安全事故的应急救援方案并组织演习等等。

三、水电工程施工安全问题原因分析

水电工程在施工过程中发生的各种安全问题,最终均可以分为三个方面的问题,即由施工当地自然条件引发的安全问题、由人为因素造成的安全问题和由设备材料等引发的安全问题。

3.1自然因素造成的安全问题

自然因素主要指的是施工当地的地形条件、地质条件和气象条件等等,由于水电工程受施工当地的自然条件的影响较大,倘若施工过程中突发各种自然灾害或者出现各种恶劣的天气状况,就有可能会对工程的安全施工带来严重影响,因此,必须事先就对施工当地的各种自然条件进行熟悉的调研,做好一切安全事故的应急预案,防患于未然。

3.2人为因素造成的安全问题

水电工程施工过程中出现的安全问题很大部分都是由人为因素造成的,人为因素主要可以分为两大方面,一方面是由于工程管理及施工人员缺乏必要的安全意识,在工程施工过程中为了赶进度或是由于疏忽大意,未能按照安全制度进行操作而导致的;另一方面则是由于工程施工的部分技术人员的专业技术能力不足,不能掌握新技术和新工艺,不能够良好处理水电工程中的技术难题,以至于在发生突发事件时不能够良好应对而导致的。

3.3材料设备因素造成的安全问题

材料设备因素主要指的是部分水电工程采用的施工材料或施工设备出现问题而导致的安全事故。一方面可能存在部分承包商为了牟取个人私利,在工程的施工过程中,不惜采用不合格的设备和材料;另一方面则可能是施工企业平时不注重对于施工设备的检查、维修和保养,施工设备存在安全隐患也不知道,以至于在工程施工过程中很可能会引发突发事件。

四、促进水电工程安全施工的对策措施

4.1加强对施工地点的调研,做好各种突发事件的应急预案

为了预防工程施工过程中可能因自然因素引发的各种突发事件,在工程施工之前就应加强对施工地点的调研,针对不同的地形、地质条件采取不同的施工措施,此外,要格外注意当地的气象条件,避免因为恶劣的气象条件对工程施工带来安全隐患。要事先就做好应对各种自然灾害的应急预案,并积极演练,才能防患于未然。

4.2加强工程施工安全教育,提高全员的安全意识和安全操作技能

人作为工程安全施工的最关键因素,其是否具备必要的安全操作意识和操作技能,对于工程施工极其重要。因此,施工企业在平时就应注意对全员进行必要的、系统的安全教育和培训,让所有员工都能够意识到安全操作的重要性,养成安全操作的习惯,掌握最新的施工工艺和技术,不断提高员工的安全防范能力及安全事故的应对处理能力,才能最好的提高水电工程安全施工的水平。

4.3完善安全规章制度,明确安全责任

要做好水电工程的安全施工控制工作,必须要建立必要的安全组织机构,负责完善安全操作有关的规章制度及落实安全操作规章制度,所有的安全职责和责任都落实到每一个与工程有关的员工身上,实行安全责任考核机制。规章制度是安全生产管理的重要保障,规章制度的制定要依据安全法律法规,内容要全面、针对性要强。安全生产制度一定要具有可操作性和实效性,容易理解与学习,使得每一位员工都能够融会贯通,实际运用于生产当中。一份实效性和可操作性强的制度,不仅有助于领导的正确决策,给有利于员工的行为规范,有益于企业的发展。

4.4经常性的开展安全施工大检查,及时处理各种安全隐患

水利水电工程施工中,安全检查工作是必不可少的一个步骤。水电工程工程量大,施工周期长,而且涉及面相当广,施工现场工作更是相当复杂,要保障水电工程的安全施工,就必须经常性的开展安全大检查工作,对施工工程质量进行有计划、有步骤的检查,检查施工人员是否能够按照安全操作规则进行操作,检查施工原材料是否符合要求,检查施工设备是否维护和保养,能够正常运作。对于在施工过程中安全意识强的给予奖励,而对于违规操作的单位和个人一定要进行严厉的惩罚,只有这样才能够保证安全制度的落实,才能够保障工程的安全施工。此外,在水利水电工程施工过程中,要定期召开工地例会,为管理层分析施工过程中存在的问题提供便利。指出安全隐患并在这一基础上进行有效讨论,寻找最科学的解决措施,确保工程顺利完成。水利水电施工人员要及时进行沟通和协调,集中力量解决发现的安全问题,奖罚得当,以确保工程施工的安全性,使水利水电工程施工顺利进行。

五、结语

篇8

水利水电工程往往规模大、投资多、施工难度大，因而在工程设计和管理过程中，确定合理的施工方法，优化选择施工机械及配套组合，制订切合实际的施工进度计划，高效简便地对施工信息进行管理，直观形象地反映复杂施工过程，对于确保工程建设如期完成和降低工程造价都是至关重要的。为达到上述目的，除了在施工组织设计中要充分考虑工程特点和具体施工各种条件外，若能在事先对工程施工的运行发展过程和施工中各项活动的协调关系等状况进行预测和评价，将对工程施工组织计划的正确决策提供可靠的依据。可视化仿真技术的产生与发展正好适应了这种客观需要，它为解决施工中上述问题开辟了新的途径。

国外从20世纪70年代开始提出循环网络仿真技术（CYCLONE），至今已发展了一系列的工程仿真应用软件，但这些研究成果及仿真软件主要应用于土木工程施工如高层建筑施工、土石方工程等。20世纪80年代初，天津大学率先在全国开展水利水电工程施工过程仿真方法研究，在近20年的发展中取得了大量开拓性的成果和社会效益。近年来，又在推动水利水电工程设计和管理向可视化、数字化方向发展方面做了大量研究工作。借助于计算机科学、系统科学和工程科学与技术的迅速发展，重点研究了三维动态可视化仿真理论与方法及其在水利水电工程中的应用，获得了一系列富有创新性的理论方法与应用研究成果。

在开展可视化仿真及其在水利水电工程中的应用研究工作中，存在以下三个关键技术问题：

1．可视化技术与系统仿真技术结合的途径

建立基于GIS的交互式可视化仿真系统框架，将可视化技术与系统仿真的各个环节相结合，实现仿真建模可视化、仿真计算可视化、仿真结果可视化。

2．可视化仿真技术在水利水电工程中的应用问题

根据水利水电工程的特点和实际需要，将可视化仿真技术与具体的工程问题相结合，提出可视化仿真技术在水利水电工程中应用的具体途径。

3．可视化仿真软件的通用化问题

水利水电工程施工系统仿真软件的通用化不仅是关键技术问题之一，而且是推广应用的前提。

二、基于GIS的三维动态可视化仿真技术

1．可视化仿真涵义

可视化仿真（VisualSimulationVS）是计算机可视化技术和系统建模技术相结合后形成的一种新型仿真技术，其实质是采用图形或图像方式对仿真计算过程的跟踪、驾驭和结果的后处理，同时实现仿真软件界面的可视化，具有迅速、高效、直观、形象的建模特点。使用可视化技术以后，系统的子模块用形象的图形来表示，并可通过鼠标在屏幕上直观形象的操作，就可以完成整个仿真任务。一般可视化仿真包含三个重要的环节，即仿真计算过程可视化、仿真结果可视化、仿真建模过程的可视化。

2．全过程动态仿真理论与方法

全过程动态仿真理论融合了面向对象的图形辅助建模、动态仿真、网络计划分析与优化、动态演示、数据库等技术，把整个施工过程作为一个整体，对施工全过程进行跟踪模拟。

全过程动态仿真理论的特点就是体现了系统工程的思想。它是针对整个水利水电工程施工系统进行的，所有的优化及调配目标是使整个系统达到最优，而不是局部达到最优。它把整个施工过程作为一个大的系统，综合考虑系统中各个单项工程之间、各个工作面之间相互影响、相互制约的关系，分析整体的施工进度、施工强度等关键问题，获得更为真实的施工情况，从而达到为施工组织设计提供科学依据的目的。仿真流程图见图1。

3．面向对象的图形辅助仿真建模技术

仿真是一种基于模型的活动，建模是仿真过程中十分重要的一个环节。如何能够实现简化而又灵活的建模过程是仿真研究的重要课题。

面向对象方法的应用使建模过程变得自然直观，用户可以把被仿真系统的各种活动都看成对象，并根据这些对象的类属关系和本身特性直接构造仿真模型。这种建模过程十分类似于人类所习惯的对客观世界中事件分类的思维过程，所以使仿真用户感到由物理模型到计算机模型的过渡非常自然。面向对象方法的继承性，使仿真系统十分容易扩充。同时，利用对象类层次结构的合理设计，可以达到最高的代码重用率。

在系统仿真中应用图形技术，能够描述许多用语言难以表达的信息，图形辅助建模就是利用鼠标在计算机屏幕上绘制系统模型或用模型库中已有的系统元件拼合系统模型。

面向对象的图形辅助建模的基础是系统的可分性，即认为系统是由子系统组成的，而子系统又可分解成更原始的子系统。由于这种性质的存在，构造模型的方式是通过连接组成系统模型的成分模型（子模型）来建造总体模型。对于一个复杂的施工系统而言，按施工系统的层次性，可将其分解为相对简单和独立的子系统，而子系统间的相互联系和影响可在子系统模型间设置相应耦合接口而加以协调，这样可将各个子模型拼接起来而构成整体系统模型。施工系统的运行规律通过施工系统模型中各实体的属性与状态的变化来反映和体现。根据上述，便形成了面向对象的图形辅助仿真建模思想。

4．基于GIS的较全面的仿真三维动态数字模型构造及其可视化方法

（1）数字地形模型建立

地表数字地形模型（DigitalTerrainModelDTM）是整个工程施工三维数字模型的重要组成部分，这里既是所有工程建筑物布置及施工活动的场所，也是施工过程中地形动态填挖的受体。水利水电工程一般均建在地形起伏较大的高原和山区，因此施工区地表DTM采用TIN模型来实现。建立工程地表DTM由地形等高线原始数据按一定的算法生成TIN模型。

（2）动态实体参数化数字建模

按照实体对象的属性，可将其分别用点、线、面、体等四类图形数据结构来表达。动态实体的数字模型尚需反映其属性信息，几何图形与其属性的一一对应关系建立可利用GIS的空间数据组织结构来实现。同时为反映工程施工的动态过程，在其数据结构中除了描述几何特征及属性外，还体现时间特征。

实体建模若采用参数化建模方法，可大大简化建模过程。参数化实体建模是一种通过相关几何关系组合一系列用参数控制的特征部件而构造整个几何结构模型的技术。整个建模过程可描述成一组特征部件的组装过程，而每个部件都由一些关键的参数来定义。

（3）地形动态填挖

地形填挖表现为DTM模型的修改，实质上是对地形TIN模型进行操作。即用足够大的开挖（填筑）初始形体面转化的TIN模型，与地形TIN两者生成相交边界，再从地形TIN上沿相交线切去填挖初始形体面所包含的地形区域，同时从填挖形体TIN模型中以相交线为边界切去多余的开挖（填筑）边坡区域，最后把两个修正后的TIN合并构成一个经填挖后的地形DTM。在填挖计算过程中可同时得到填挖区域表面积与填挖体的工程量。

5．基于GIS的三维动态演示方法

基于GIS的三维动态演示是对任意时刻系统仿真面貌的再现，它反映了仿真系统内部数据场的动态变化过程。利用仿真模块得到工程系统的动态信息，包括时间、建筑物几何形状及其属性等，生成工程施工系统各环节某一动态变化单元i对应的图元（施工、水位单元等）任意时刻t的面貌Vi（t），则t时刻的工程整体面貌可表示为V（t）＝Σvi（t），n为总的图元数。其中，vi（t）＝fi（Xi，Yi，Xi，t），表示在动态施工过程中，包含时间信息的图元的几何形状，它随时间的变化而变化。把工程施工任意时刻的整体面貌贮存在图形库中，并与其一一对应的属性数据建立联系，从而在动画演示时，按时间顺序读取图形库中的形体数据及相对应的属性信息，不断更新绘图变量和属性变量赋值，同时不断刷新屏幕显示。这样就实现了整体工程施工过程的三维面貌及相应信息的动态显示。

6．基于GIS的交互式可视化仿真系统结构

基于GIS系统仿真的可视化表现在建模过程中利用GIS的信息可视化采集，以及在仿真可视化操作过程中利用GIS的动态信息可视化表达。由于GIS特有的空间信息组织机制，使得其实现这些功能有着先天的优势。同时，在可视化仿真系统中，用户可根据显示的图像交互控制仿真的各个阶段，直到对所模拟的现象获得理解与洞察。在这一过程中，用户可以通过系统提供的操作界面随着可视化仿真系统反馈的结果来同步保持交互对仿真过程的控制。

图2表示的是一个基于GIS的系统交互式可视化仿真的框架模型，在此模型中清晰地反映了GIS在系统仿真中结合的具体环节，以及用户控制仿真进程的实现手段。

三、可视化仿真技术在水利水电工程中的应用研究

1．复杂地下洞室群施工动态可视化仿真与优化方法研究

地下厂房系统施工开挖量大，施工强度高，施工条件复杂，是一个极其复杂的过程。由于工序的作业时间的随机性，容易产生随机排队现象而影响其他作业；由于地下洞室系统纵横交错，布置密集，高差大，施工通道少，使得各工序配合与相互干扰错综复杂；在安排各个洞室施工先后顺序及隧洞施工顺序时，需要考虑对工程的总工期、围岩稳定、通风散烟条件、施工强度以及交通运输等问题的影响。各个洞室施工在时间、空间上的逻辑关系复杂，传统横道图难以直观地揭示其复杂的时空关系。因而仅靠设计人员采用传统的方法分析计算，难以确定合理的施工机械设备配套方案、制定合理的施工进度计划和施工组织设计方案，难以全面、快速、准确地掌握施工全过程。

基于上述问题，提出了复杂地下厂房施工系统可视化仿真理论方法，并研制开发了相应的计算机软件ESAS，其基本构成见图3。通过地下洞室群施工全过程动态仿真，可以对施工过程进行定量计算与分析，进行多方案的比较和优化，直到得出满意方案。

2．水利水电工程施工导截流三维动态可视化仿真方法研究

水利水电工程施工导流设计和管理过程，往往需要涉及大量的数据及图形信息，如坝区的水文、地形、地质资料以及枢纽设计、施工场地布置和施工导流方案设计等各种数据及图纸。高效、简便地对这些信息进行管理，是提高设计效率及施工管理水平的关键之一。同时，施工导流方案设计是施工组织设计的重要环节，其设计过程复杂，对不同的导流方案很难进行直观的比较，所以实现施工导流形象直观的表达具有重大的现实意义。

为此，提出水利水电工程施工导截流三维动态可视化仿真理论与方法，并实现施工导截流可视化信息管理与三维动态演示系统CDMIS。此系统充分利用地理信息系统（GIS强大的空间数据分析与处理能力，建立三维施工导截流场地布置模型，以及在此基础上实现可视化的信息查询及管理等功能，从而实现设计过程中信息的可视化管理，同时实现施工导截流三维动态演示。水电工程施工导截流三维动态可视化仿真系统（CDMIS）结构图见图4。

3．混凝土坝施工过程三维动态可视化仿真与优化方法研究

混凝土坝施工，考虑到温度、应力、浇筑机械设备布置和浇筑能力等因素的影响，需将混凝土坝体按一定的原则进行分缝分块浇筑。由于混凝土坝浇筑量大，浇筑块数以千、万计，浇筑块之间的施工约束条件十分复杂，这就给安排浇筑顺序和进度带来极大闲难，使人工安排浇筑块、浇筑顺序几乎成为不可能。目前在制定混凝土坝施工组织计划时，传统的方法是凭经验用类比的方法按月升高若干浇筑层和混凝土浇筑强度等指标来控制施工计划的进程。这种方法由于缺乏系统的定量计算分析，在论证施工各阶段的筑坝进度以及各混凝土坝段升高过程是否能满足大坝施工各方面的要求时总感到论据不足。

随着计算机和系统仿真技术的迅速发展，尤其是系统仿真技术在复杂系统运行中的推广应用，使得有可能在计算机上实现对混凝上坝施工的动态过程的仿真实验。事先拟定不同的混凝土坝施工方案，并对施工动态过程进行仿真，可预测不同施工方案下混凝土施工进程的各项定量指标，这对制定合理的混凝土坝施工进度计划将提供科学可靠的决策依据。在充分考虑各种浇筑施工影响因素的情况下，建立混凝土坝施工系统的数学逻辑模型，并在此模型基础上编制计算机仿真软件。通过选取各种可能的机械配套方案及输入不同的施工技术参数进行大坝施工过程的仿真计算，可得到最优机械配套的数量、机械的利用率、混凝土月浇筑强度、逐月累计混凝土浇筑方量过程曲线。同时还可得到相应某施工方案下大坝浇筑施工的详细进度计划、各控制阶段的筑坝进程面貌等。而且通过混凝土坝浇筑仿真还可对其不同的浇筑规则对坝体上升进程的影响进行分析和研究。

同时，利用基于GIS的三维动态演示系统来表现复杂混凝土坝施工过程。通过建立坐标系，把现实世界的事物在计算机中对应位置重现出来，建立实体的数字模型，并按照一定方式将实体与其属性一一对应，从而反映实体的静态空间特征。同时利用过程信息，生成三维动画，为描述复杂的施工过程提供可视化手段。

4．水利水电工程施工总布置三维动态可视化仿真方法研究

水利水电工程施工总布置是对工程施工场地在施工期间进行的空间规划。由于水利水电工程施工场地布置几乎包括了一切地上、地下已有的、拟建的建筑物，一切为施工服务的临时性建筑物（包括砂石加工系统、混凝土系统等），因此布置过程非常复杂。

对枢纽主要建筑物施工全过程进行分析，并在此基础上实现各建筑物施工关系之间的协调，以实现直观的施工总布置形象全过程三维动态仿真，使施工场地布置随工程进度计划尽可能形象、直观、迅速地演示现场施工场地变化过程。不仅能直观显示枢纽施工组织设计的成果，而且将极大地方便工程施工总布置决策及管理。水电站施工总布置可视化仿真系统（CLMIS）的总体结构见图5。

四、结束语

可视化仿真的理论和方法包括全过程动态仿真理论、图形辅助仿真建模方法、基于GIS的三维动态数字模型构造及其可视化方法、基于GIS的三维动态演示方法及基于GIS的交互式可视化仿真系统结构等，实现了仿真建模、仿真计算过程及成果的可视化。

篇9

美国Autodesk公司开发的AutoCAD系统自1982年推出以来，以其使用方便、功能强大和系统开放性一直独领。成为各工程领域首选的CAD系统。

水利水电工程领域利用AutoCAD平台进行二次开发也取得了一系列成果，如90年代以来陆续开发的水电站地面厂房CAD系统、重力坝CAD系统、隧洞CAD系统、水机油汽水CAD系统、地质柱状图CAD等均取得了较好的应用效果。但水电工程设计的复杂性决定了任何现成的CAD软件都有其局限性，设计过程中许多问题还只能用原始的方法解决。本文通过几个实例对AutoCAD二次开发常用的Lisp语言在水电工程设计中的应用进行了初步探讨，希望能够起到抛砖引玉的作用。

VisualLisp语言是AutoCADR14版本以后提供的全新的开发环境，是嵌于AutoCAD内部，将Lisp语言与AutoCAD相结合的产物，是一种智能型语言。利用AutoLisp可以灵活方便地增加AutoCAD新命令，几乎无限地扩展AutoCAD新功能，

2应用实例

2.1坐标画线

利用已知坐标点画线是设计工作中经常遇到的问题，如河道、堤防等实测断面、水位流量关系曲线、堰面曲线等数据的处理，均可归结为坐标画线问题。对于堰面曲线等有函数方程的曲线可以利用EXCEL按照期望的步长自动生成一系列坐标点。对于测量常用的起点距-高程形式的数据，也可以利用EXCEL转化成坐标点形式。

（1）利用脚本文件(.SCR)

利用任何文本编辑器如Note、Uedit、Word、Excel等建立纯文本文件EX1.SCR，注意文本文件后缀必须为.SCR,坐标之间用半角逗号分开，文件中不允许出现空格，文件最后一行必须为空回车。文件建立时，可以直接把EXCEL或其他文件中的坐标表利用拷贝、粘贴功能加入脚本文件中。

Pline

345.66,238.65

213.45,124.56

128.44,235.66

文件保存后，执行AutoCAD中“工具”下的“运行脚本”，在显示的窗口中查找并选中EX1.SCR，屏幕上会立即显示所绘线条。

（2）利用LSP程序

建立坐标表文件EX2.DAT，后缀任意，可以依次输入多段曲线，中间用曲线名称分开，程序自动绘制多条曲线并可标注坐标表。

“曲线1”

213.45,124.56

128.44,235.66

345.66,231.78

“曲线2”

433.34,567.23

434.12,464.12

利用AutoCAD中“工具”菜单下的“VisulLisp编辑器”建立DRLINE.LSP文件如下

(defunC:drline()

(iffn

(setqfn(getfiled"坐标点文件名"fn""2))

(setqfn(getfiled"坐标点文件名"""""2))

)

(setqf(openfn"r"))

(setqp0(getpoint"/n画线起点:"))

(setqbz0mm1)

(command"pline")

(while(/=bz1)

(setqmd(read-linef))

(if(/=mdnil)

(setqzbb(readmd))

(setqbz1)

)

(setqdx(carzbb)dy(cadrzbb))

(setqp1(list(+dx(carp0))

(+dy(cadrp0)))

)

(commandp1)

(setqmm(1+mm))

)

(command"")

(closef)

)

文件存盘后，加载运行，相当于新增加了坐标画线命令DRLINE，按提示选中存放坐标表的文件即可实现自动绘制曲线。

2.2地形切剖面

水电工程设计中经常遇到在地形图上切剖面的问题，借助VisualLisp可以实现快速切剖面。

（1）初始地形图处理

把带z坐标的地形平面图进行变换，变换后z坐标值成为层名，为加快切剖面运行速度，把“LWPOLYLINE”和”SPLINE”均转化为”LINE“线，程序如下

(defunc:pltol()

；LWPOLYLINE转化为LINE

(setqn0)

(setqe(ssget"X"(list(cons0"LWPOLYLINE"))))

(setqsh(sslengthe))

(ife

(while(<nsh)

(setqe1(ssnameen))

(command"pedit"e1"d""")

(setqx(entgete1))

(setqngc(atof(setqla(fld8x))))

(command"explode"e1)

(setqn(+n1))

)))

(defunfld(numlst)

(cdr(assocnumlst))

)

(defunc:spltol()

；SPLINE转化为LINE

(setqn0)

(setqe(ssget"X"(list(cons0"SPLINE"))))

(setqsh(sslengthe))

(ife

(while(<nsh)

(setqx(entget(setqe1(ssnameen))))

(setqnla(itoa(fix(caddr(fld10x)))))

(if(=(fld0x)"SPLINE")

(progn

(command"layer""n"nla"c"

"6"nla"s"nla"")

(command"line")

(setqnm(lengthx)

dzs(fld73x)dzs1(fld74x))

(while(>nm5)

(if(=(car(nthnmx))10)

(progn

(setqb1(nthnmx))

(setqx1(cadrb1))

(setqy1(caddrb1))

(setqz1(cadddrb1))

(setqglb(listx1y1))

(commandglb)

))

(setqnm(-nm1))

)))

(command"")

(setqn(+n1))

)))

（2）切剖面

输入剖面编号，在平面地形图上指定两点确定剖面剖切线位置，指定剖面图起点，利用AutoCAD的inters函数搜索剖切线与地形图的全部交点，自动计算交点坐标，计算交点与剖面位置起点的距离，按各交点高程和与起点的距离形成剖面图各点坐标，即可用本文实例1坐标画线生成地形图的剖面。

(defundxtent1()

(setqn0xdzbnil)

(setqxds0)

(setqsh(sslengthe1))

(while(<nsh)

(setqx(entget(ssnamee1n)))

(if(=(fld0x)"LINE")

(progn

(setqdxtgcgc(fld8x))

(setqdxtgcgc(atoidxtgcgc))

(if(>dxtgcgc10)

(progn

(setqpst(fld10x))

(setqpet(fld11x))

(setqzb(listgc

(list(carpst)(cadrpst))

(list(carpet)(cadrpet))

))

(setqxdzb(conszbxdzb))

(setqxds(+xds1))

))))

(setqn(+n1))

))

(defunc:dxtsec()

(setqpmh(+pmh1))

(setqpmh(getstring"/n剖面号"))

(setqpt1(getpoint"/n剖切位置起点:"))

(setqpt2(getpointpt1"/n剖切位置终点:"))

(setqpt3(getpoint"/n剖面图布置:"))

(setqp01pt3)

(setqe1(ssget"F"(listpt1pt2)))；利用AutoCAD的目标选择“F”方式选取与剖切线相交的地形线。

(dxtent)；获取与剖切线相交地形线的坐标

(setqmxgc-100)

(setqmngc10000)

(setqm0pmpnil)

(setqnxdsi0)

(while(<in)

(setqcrosp

(interspt1pt2(nth1(nthixdzb))(nth2(nthixdzb))1)

)；求剖切线与地形线的交点

(if(/=crospnil)

(progn

(setqdxtgcgc(nth0(nthixdzb)))

(setqmxgc(maxmxgcdxtgcgc))

(setqmngc(minmngcdxtgcgc))

(setqdst(distancept1crosp))；剖切线起点与交点的距离

(setqdst(*(/blczdxthtbl)dst))

(setqpmp(cons(listmdstdxtgcgc)pmp))

(setqm(+m1))

))

(setqi(+i1))

))

2.3沿曲线标注

在设计中会遇到沿给定曲线进行标注问题，如平面布置图中的开挖线符号沿开挖轮廓的标注，剖面图中岩石符号沿轮廓线标注、点筋标注、沿任意曲线进行汉字标注等。此类问题主要应用AutoCAD的Measure或divide命令来解决。两个命令的主要差别是前者按指定的长度在曲线上标注，后者按给定的分段数等分曲线并在等分点处进行标注。要标注的轮廓曲线最好用pline线，要标注的符号预先做成图块，图块采用单位块，执行measure或divide命令，选取要标注的曲线，指定标注符号，分段长度或分段数即可完成标注，当发现标注的符号太密或太疏时，可以执行erase命令选择P进行删除，比例不合适或符号方向不正确，可以利用特性编辑器，选中所有标注符号，对标注符号的比例和旋转角度进行调整，直到满意为止。对于更高级的应用，可以编制LSP程序，实现符号和文字沿任意曲线标注。

2.4表格生成

AutoCAD本身没有表格处理功能，设计图纸中工程量表、钢筋表等涉及到表格生成的问题可以采用以下方法处理：

（1）直接把Word或Excel文件中的表格直接粘贴到CAD图形中，修改时只要双击图中的表格即可进入Word或Excel中进行编辑修改，修改完成后退出即可返回到AutoCAD中继续进行设计，该法优点是方便，快捷，易于掌握，可以充分利用Excel的强大计算功能。缺点是表格在AutoCAD中并不是一个普通图元，无法利用CAD功能对表格的字高、颜色和线宽进行编辑。

（2）编制LSP程序，依次输入表格标题、表格行数、表格列数、表格行高和列宽以及表格插入点等参数，可以自动生成表格，表格中已经按仿Excel形式填入了文字，可以用字处理软件对表格中文字进行编辑修改。

(defunC:mtab()

(setqtb1niltb2niltb3nil)

(setqrows(getint"表格行数"))

(setqcols(getint"表格列数"))

(setqrowh(getreal"行高"))

(setqcolw(getreal"列宽"))

(setqp1(getpoint"/n表格左上角点位置:"))

(command"pline"p1"w""0.5""0.5"

(setqp2(list(+(carp1)(*colscolw))(cadrp1)))

(setqp4(list(carp2)(-(cadrp2)(*rowsrowh))))

(setqp3(list(carp1)(-(cadrp2)(*rowsrowh))))

"C")

(setqn1)

(while(<nrows)；绘水平线表格

(command"pline"(list(carp1)(-(cadrp1)(*nrowh)))"w""0""0"

(list(carp2)(-(cadrp2)(*rowhn)))"")

(setqn(+n1))

)

(setqn1)

(while(<ncols)；绘垂直表格线

(command"pline"(list(+(carp1)(*ncolw))(cadrp1))"w""0""0"(list(+(carp1)(*ncolw))(cadrp3))

"")

(setqn(+n1))

)

(command"text""m"(list(+(carp1)(*0.5colscolw))

(+(cadrp1)5))"3""0""TITLE")

(setqn0)

(while(<nrows)

(setqm0)

(while(<mcols)

(cond

((<m26)(setqbzstr(chr(+65m))))

((>=m26)(setqbzstr(strcat(chr(+64(/m26)))(chr(+65(-m(*26(/m26))))))))

)

(command"text""m"(list(+(carp1)(*0.5colw)(*mcolw))；表格内容标注

(-(cadrp1)(*0.5rowh)(*nrowh)))

(getvar"TEXTSIZE")"0"(strcatbzstr(itoa(+n1))))

(setqm(+m1))

)

(setqn(+n1))

))

（3）生成钢筋表

钢筋表和材料表生成是施工图设计中比较繁琐的一项工作，很容易出错，此处介绍利用程序进行钢筋表和材料表自动生成的方法。利用造字程序增加I、II级钢筋的直径标注符号和，以后在其它电脑上只要把EUDC.TTE和E

见下表，增加3个命令：生成钢筋表、钢筋表添加和自动生成材料表。

生成钢筋表时按指定表格位置生成钢筋表表头，根据提示输入钢筋编号（可以不连续）、钢筋等级和直径如20、16，交互绘制钢筋简图和标注长度（标注长度可以输入多种形式如50~200表示长度等差变化；30,40,50表示一个编号多个钢筋长度，），钢筋根数，构件组数，程序自动完成表格其余各项（总长度、重量，对于I级钢筋长度中自动计入弯钩长度）的填写，备注栏中自动填入等差变化钢筋的等差值。

采集钢筋表中直径、等级和总长信息，经过自动分类汇总，生成钢筋表的材料表。

2.6高程小数位数处理

尺寸标注小数位数很容易调整，但诸如高程、表格中数字要调整则很困难，借助LSP程序的调整很方便，只要选取需要调整的数字，根据提示输入需要保留的小数位数，则程序自动对所有选种数字进行修改。

(defunentsgc()

(setqn0)

(setqsh(sslengthe1))

(while(<nsh)(setqx(entget(ssnamee1n)))

(if(=(fld0x)"TEXT")

(progn

(setqagc(fld1x))

(setqc(substragc11))

(if(or(=c"+")(=c"-")(and(>=c"0")(<=c"9")))

(progn

(if(or(=c"+")(=c"-"))

(setqbgc(substragc2))

(setqbgcagc)

)

(setqcgc(atofbgc))

(setqzh(rtoscgc2gcws))

(if(or(=c"+")(=c"-"))

(setqzh(strcatczh)))

(setqx(subst(cons1zh)(assoc1x)x))

(entmodx)

)

))

))

(setqn(+n1)))

)

(defunc:yxws()

(setqe1(ssget))

(setvar"dimzin"0)

(setqgcws(getint"保留小数位数:"))

(ife1(entsgc)(print"/nnotfound"))

(setqxnil)

)

2.7应用软件前、后处理

由于软件升级滞后，一些常用软件后处理功能很弱或没有，可以利用LSP程序结合AutoCAD增加或简化前后处理功能。下面结合平面渗流分析程序STSE软件对其前、后处理功能的实现进行介绍：

（1）前处理

STSE为平面渗流有限元程序，单元划分和单元、节点编号工作量最大，可以借助其它通用有限元软件的前处理功能如Ansis、Algor、SAP84等进行初步处理，生成单元、节点编号和节点坐标，而后按照STSE数据文件的格式要求对数据文件进行编辑。

（2）后处理

后处理成果主要为：单元网格图，浸润线和等势线。单元网格图中有节点和单元编号，不同渗透系数的单元采用不同的颜色，以便根据网格图直观地判断数据文件中几何参数和材料特性的正误；

首先分析STSE的输出结果文件的格式，搜索并筛选其中主要参数如单元总数、节点总数和材料总数，把节点坐标和单元信息分别存储，通过对单元循环生成单元网格图。

(defunc:seepmesh()

(iffn

(setqfn(getfiled"渗流结果文件名"fn""2))

(setqfn(getfiled"渗流结果文件名"""""2)))

(setqf(openfn"r"))

(setqmd(read-linef))

(while(/=(substrmd258)"单元总数")

(setqmd(read-linef))

)；定位单元总数

(setqdyzs(atoi(substrmd585)))；读单元总数

(setqmd(read-linef))

(setqjdzs(atoi(substrmd585)))；读节点总数

(setqmd(read-linef))

(setqclh(atoi(substrmd585)))；读材料总数

(setqm0)

(repeatclh

(setqm(+1m))

(setqtcm(strcat"zclh"(itoam)))

(command"layer""m"tcm"c"(itoam)tcm"")

)；按材料种类生成图层名称

(setqm0n0)

(repeatdyzs；对单元循环，dycfb中存放单元信息

(setqm(+m1))

(setqclh(nth0(nthmdycfb)))

(setqjdh1(nth1(nthmdycfb)))

(setqjdh2(nth2(nthmdycfb)))

(setqjdh3(nth3(nthmdycfb)))

(setqjdh4(nth4(nthmdycfb)))

(command"layer""s"(strcat"zclh"(itoaclh))"")

(command"pline"；绘制单元网格

(nthjdh1jdzbb)

(nthjdh2jdzbb)

(nthjdh3jdzbb)

(nthjdh4jdzbb)"c")

(setqbzdzb(mapcar''''+(nthjdh1jdzbb)(nthjdh2jdzbb)

(nthjdh3jdzbb)(nthjdh4jdzbb)))

(setqbzdzb(list(/(carbzdzb)4.0)(/(cadrbzdzb)4.0)))

(command"text""m"bzdzb"0.5""0"(itoam))

；标注单元号

(setqm0)

(repeatjdzs

(setqm(+m1))

(setqbzdzb(nthmjdzbb))

(setqbzdzb(list(+(carbzdzb)0.0)(+(cadrbzdzb)0.0)))

(command"text""m"bzdzb"0.5""0"(itoam))

))；标注节点号

(closef)

)

限于篇幅，等势线和浸润线生成程序不再赘述。同样，对工程设计中遇到的其它软件如：STAB边坡稳定分析、SAP84的输出文件均可进行类似后处理工作。

篇10

水利水电工程项目管理主要分为以下两个方面：

（一）建设项目管理

建设项目管理指的是在工程周期内进行的协调、组织等管理活动，其目的是在一定条件下，达到工程最优目标，如质量、投资目标等。水利水电建设工程复杂，有着多样性、风险性等特点。此外，我国地质环境的特殊性也决定了我国水利水电建设会存在一定难度。

（二）工程质量管理

质量主体是实体，工程项目质量主要包括三个方面：实体质量、功能与使用价值、工作质量。项目质量管理主要指为达到工程质量要求而采取的技术活动。工程项目质量管理要求相关人员在研究水利水电质量管理时，需要充分考虑水利水电工程特点，如质量隐蔽性、质量波动性、进度制约等等。质量控制的任务要求施工人员按照工程各阶段的质量目标，对工程全程质量进行监督。

二、水利水电项目管理中存在问题

（一）项目管理执行力度不够

工程质量管理在水利水电建设过程中的应用非常广泛，我国也有自身的水利水电建设制度，这些制度对于水利水电工程的建设起到了一定的作用。但是，在施工项目管理的执行过程中，受到单位自身因素影响，项目管理的执行力度往往不足，部分管理人员在执行制度过程中，常常因为人情关系弱化自身职能，使得施工项目管理最后因执行力度不足出现各种问题。

（二）项目建设人员素质不高

项目管理者在水利水电施工过程中起着绝对的主导作用，其个人素质往往会决定着工程的质量或进度，因此施工项目管理对于管理人员的要求非常严格。部分施工单位在选择管理者过程中倾向于讲人情关系，这导致部分管理人员个人素质不高，缺乏专业知识和管理知识，这也使得施工项目管理人员组织能力偏低。

（三）项目管理机制不全

项目管理工作在施工之前就应该准备好，但是部分项目单位在施工前无法协调好企业和工程管理人员和之间关系，这使得部分企业人员干预施工过程，这严重影响到工程管理人员在施工中的监督权。这也是对于工程执行的干扰，这往往也会带来腐败现象。

三、水利水电工程项目管理应用

水利水电施工管理内容核心是工程的质量控制，通过工程管理对工程各个环节进行监督，从而有效保证水利水电工程质量。水利水电工程管理需要做好三个环节的管理，才能保证工程理念得到有效执行。这三个方面包括施工前的质量管理、施工过程中的质量管理及施工后的质量管理，具体如下。

（一）水利水电施工前管理

施工单位监督人员在施工前要按照工程项目管理制度，对施工人员、建筑材料及施工方案等进行控制，监理人员要通过和工程师的交流确定工程图纸的科学性，并且按照国家标准对施工图纸进行对照，确定施工各项准备符合规定。工程监理人员对施工人员队伍要进行考察，确定施工队伍水平符合工程建设指标，并根据国家材料标准对工程使用材料进行检验，确定工程使用材料符合国家标准。此外，项目监理人员还需要对机械设备信息进行详细了解，确定工程设备符合水利水电工程使用，并对水利水电施工标准有一个大概了解，通过和专业人员的交流确定施工标准是否符合当时施工条件。

（二）水利水电施工中管理

水利水电施工过程有许多不稳定因素，这些因素会对工程造成不良影响，从而制约水利水电施工质量。监理人员在工程施工过程中加强对于工程的监督，对于施工过程中的各个环节定时查巡，对工程施工过程中的每一个工序有一个大概的了解，确保监理人员在监督过程中可以发现工序中存在问题，并对出现的问题进行叫停且向相关部门反馈，从而弥补问题环节，减少部分工序质量问题影响到整个工程的质量。项目管理人员在施工过程中也要加强对于工程的监督，按照建设单位制定的水利水电施工制度执行自身职责，确保水利水电工程建设每个环节都能得到有力监督，减少管理人员监督不力带来的工程质量问题，发挥水利水电项目管理职能。

（三）水利水电施工后管理

在水利水电工程竣工后，请专业人员对工程进行专门检测，确保工程各项指标符合国家质量标准。如果在质量检测过程中，发现部分工程不符合标准，建设单位应该安排专业人员及时进行返工修补，按照专业人员提供质量数据进行信息处理，确保水利水电工程符合国家唯一标准。水利部曾明确规定：专业检测人员在工程检测过程中，应该采用专业测量工具获取工程数据信息，并按照水利部颁发的《施工评定标准》对比确定工程是否符合要求，减少水利水电项目验收环节缺乏专业检测造成的安全问题。

四、结语