计算机仿真技术在水电工程施工中的应用探讨

吴漫

（铜仁学院 贵州省铜仁市 554300）

计算机仿真技术在水电工程施工中的应用探讨

吴漫

（铜仁学院 贵州省铜仁市 554300）

随着现在科学技术的进步发展，科学技术已经渗透到各行各业，在水电工程建设中，依靠先进的科学技术进行施工建设不仅能提高其工作效率，使工程施工进度得到有效保障，同时还能节省相应的人力物力，降低相应的成本，其中计算机仿真技术在水电工程建设中发挥了很好的作用。本文通过分析计算机仿真技术的特点及其在施工应用中的发展现状，探讨其在水电工程施工中的具体应用。

计算机仿真技术；水电工程施工；现状；应用

水电工程建设对国家和人民群众来说都意义重大，其直接关系到民生的生存安全及社会的发展，在建设施工过程中充分利用计算机仿真技术，对水电工程施工建设不仅使工程设计方案更加完善，而且还能规避一些不确定的风险因素，保证工程建设的正常进行，同时还能保障水电工程施工时的工程质量及控制施工成本。

1 计算机仿真技术的特点概况

（1）科学合理的运用计算机仿真技术能快速模拟出多种施工建设方案，并在几种施工方案中作出很好的分析判断，避免人力物力以及财力的无畏浪费。

（2）在计算机仿真技术运用过程中还能把水电工程施工过程中有可能遇到的问题进行汇总集中，并及时的做好相应的处理预防措施，使水电工程的施工建设能够顺利进行下去。

（3）在水电工程施工建设中，利用计算机仿真技术可节省相应的资金使用情况，降低施工建设的具体成本。

（4）在水电工程施工过程中利用计算机仿真反术模拟出的施工结果可以促使施工方案在设计制作上更加完善健全，其可行性更高，而且根据计算机精确的计算能力与高度的分析能力可以实现水电工程施工的电子模拟图像，通过此图像可以分析施工时各种制约因素。

（5）计算机仿真技术的应用范围广泛，不仅在水电工程的施工过程中可以用到，还可在其他类似的工程设计中发挥其巨大的作用[1]。

2 计算机仿真技术在水电工程施工中的应用发展现状

在我国的水电工程施工中，运用计算机仿真技术最早是从1986年开始，天津大学和四川成都水利水电勘测院首先将计算机模拟技术应用到二滩水电站的双曲拱坝浇筑施工模拟上，自此，我国的计算机仿真技术在水利水电领域的工程建设不断得到应用，其应用范围也越来越广。后来，天津大学、武汉水利电力大学及大连理工大学等高等院校将计算机仿真技术应用到混凝土的堤坝浇筑与填筑、地下厂房系统、地下洞室及地下溢洪道挖掘等中去，其中，天津大学引入了先进的循环网络计算机模拟方法，并将其成功的应用到地下厂房系统的开挖建设中，另外研发了CONS循环网络摸拟系统，并充分地与网络计划技术进行相互结合实现了地下洞室群挖掘的综合模拟，排队网络模型与计算机模拟技术互相结合实现了水电工程中交通系统的模拟[2]。

到了90年代初期，天津大学将计算机仿真技术与其他控制系统相互结合建立了堆石坝的施工过程管理与控制的模型，使系统的自动调整功能得以充分实现，从而模拟出模型更能反映真实的实际情况，相应的也提高了计算机仿真技术具体控制的真实可靠性，后来针对三峡大坝的建设情况，先后通过三维动画仿真技术实现了混凝土的模拟浇筑，另外还能过计算机模拟技术与地理信息系统相结合开发了可视化的演示系统，实现了工程建设进程的真实模拟[2]。

3 在水电工程施工中计算机仿真技术的具体应用

3.1 在水电工程截流施工中的应用

在水电工程施工中，截流施工是工程建设中较为常见的施工项目，其起到有效控制施工进度的作用。运用计算机仿真技术能够便方便快捷地发现截流施工中所存在的问题，同时对这些问题能够很好的实现定量控制，从而以高效率的工作方式建立多种截流施工方案，然后根据实际施工情况进行优质选择，相应地降低了工程建设成本以及施工风险，最终可以有效提升截流施工的成功机率。

在截流施工中通常用的技术方法就是平堵与立堵两种，这其中主要是立堵截流施工方法，在其截流施工的过程中，利用计算机仿真技术可以有效实现料场的规划与调度，及交通运输的作用，一般情况下立堵截流施工的方法工程量比较集中，而且工程强度大，相应的对在施工组织起来要更加严格。同时在截流施工的过程中，填筑土方的力量与抛入材料的大小都受到水流速度变化的影响制约：①填筑材料的多少量度受到流量的影响较大；②在截流时必须跟随着龙口的宽度发生变化而进行相应的流速变化，也就是流速分区，因此，在水电工程截流施工过程中，计算机仿真技术则要根据截流的水力值大小，河道水流条件，地形条件以及相应的地质条件进行具体的计算[3]。

3.2 在水电工程土石坝施工中的应用

在水电工程施工中，土石坝工程是一个重点的施工项目，在土石坝的施工过程中，主要有三个重点问题需要解决：

（1）土石料场的调度规划。

（2）运输道路与机械的规划组织管理。

（3）土石坝在填筑过程中其施工环节之间的协调规划与工程进度方案的制定实施[3]。

根据三个重点问题建立三个不同的仿真模型，即土石优化调运仿真模型、施工运输仿真模型及土石坝填筑过程的仿真模型，然后再根据三个模型相互之间的影响制约关系将其集中一起，建立一个相对完整的土石坝施仿真系统[3]。

针对土石优化调运仿真模型的建立，可根据土石坝的施工设计方案建立相应时段的土石线性规划模型，再结合料场的综合编号以及相应的实际要求形成总的土石优化调运仿真模型；土石坝的施工运输模型通常情况下应建立成排队仿真网络模型，可计算出机械的利用率，行车密度，车辆的分布概率，错车交叉情况以及排队等车情况等，以评价出其相应的运输能力以及决策出道路的相应建设标准；对于土石坝的填筑仿真模型的建立，首先应将施工过程分成若干层，以每一层的填铺情况来进行相应的服务，最终实现土石坝填筑的一个动态系统。3.3在水电工程混凝土坝浇筑施工中的应用

在水电工程施工过程中，混凝土坝的浇筑施工是稳固结构的重要依据，混凝土坝浇筑施工的仿真模型的建立主要是为了预测混凝土坝的浇筑工期以及能够具体控制工程施工过程；其仿真模型的建立，首先要对需要浇筑的注块以及相应的运输设备进行编号，再根据浇筑施工方案安排浇筑的顺序，同时还要计算注块在浇筑时的施工作业进程，最终计算出混凝土坝施工方案的实际施工工期时间；在混凝土坝的浇筑施工过程中，必须在满足相应的前提条件下以注块的实际浇筑顺序及其设备来减少相应的闲置时间、努力缩短施工工期。通常情况下，前提条件是注块浇筑的时间、相邻注块的高度差异，及拆模条件，另外还有起重机的工作范围与干扰因素等，混凝土坝的浇筑施工的本质就是以起重机作为主导设备，以相应的规则将注块设定成排队服务系统。

4 结束语

在水电工程施工建设过程中，利用计算机仿真技术能够有效解决许多技术难题，同时可以为相关的工作人员组建一个真实性强，交互性高的管理平台，从而能够更好的控制与管理水电工程的施工情况。本文通过分析计算机仿真技术的特点及其在施工应用中的发展现状，探讨其在水电工程施工中的具体应用，以期能对我国的水电工程施工起到相应的帮助作用。

[1]刘洪久.计算机仿真在水电工程施工中的发展和应用[J].黑龙江水利科技，2005（03）：116.

[2]姜振.分析全过程动态仿真技术及其在水利水电工程施工中的应用[J].江西建材，2015（23）：134+142.

[3]李风云.论计算机仿真技术在水利施工中的应用[J].山西建筑，2009（24）：365～366.

TP391.9

A

1004-7344（2016）24-0267-02

2016-8-12

吴漫（1972-），男，侗族，贵州铜仁人，计算机讲师，本科，从事计算机及教育技术专业教学工作。