水利水电工程建设管理中施工规划设计研究

李晓东

(临沂市水利水电工程建设监理中心，山东 临沂 276000)

社会经济的快速发展带动了我国水利水电建设工程的建设与发展，水利水电工程作为中国农业和国民经济效益发展的基础，也越来越受到政府和社会各行各界的重视关注[1]。在国家水利水电工程的建设开发过程中，质量管控是水利水电工程建设阶段最核心的内容，我国在水利水电建设工程管理过程中，施工规划计划起着非常关键的作用和指导意义，科学的建设施工计划对提高水利水电建设工程的质量和效率都起着关键的作用[2]。由于水利水电工程的建设程序繁多复杂、工作周期长以及规模大，为了确保水利水电建设工程管理质量，要设置合理的建设施工计划和方案，以便为接下来的工程建设打下扎实的基础，并对水利水电工程建设管理中施工方案进行规范，给水利水电工程建设做出正确的引领，保证建设工程的质量。

1 水利水电工程建设管理中施工规划

1.1 水利水电工程建设管理体系

水利水电工程的建设易受到外部环境、周边地质条件以及施工设备等诸多因素影响，水利水电施工过程建设过程中具有的随机性和不确定性，影响了水利水电工程建设进度和安全，传统单一的建设经验模式难以满足施工安排、高效的建设需求，其施工规划管理效果也较差[3]。基于以上问题对水利水电工程建设管理中施工规划方法进行优化设计。提出了一套在水利水电建设工程中具有普适性的分段规划设计施工仿真模拟的架构体系，深入研究和分析了我国现阶段水利水电工程所需要的专业技能方法、基本规划原理和专业建设技术，并对水利水电工程的建设管理中分目标项目规划方法进行优化[4]。针对水利水电工程施工管理对象的分类标准，以及建设施工管理全过程建立响应的动态仿真模型，利用三维可视化仿真技术进行模拟规划，具体的水利水电建设工程分目标计划阶段施工仿真模拟的总体架构如图1所示。

图1 施工仿真模拟总架构

根据施工仿真模拟总架构，对水利水电工程的原始周边地质数据信息、最初的分目标计划方案以及与之相对应的建设工程施工设计数据，具体采用三维管理技术和分目标规划手段来将施工仿真模拟对象进行分类，再利用施工过程的动态仿真模拟技术和三维立体可视化仿真模拟技术分别对施工建设的分目标主体结构工程和总体系架构进行施工全过程的仿真模拟计算、方案评估以及实施方案优化分析，最终获取施工优化的分目标方案[5]。施工仿真模拟总架构的核心主要是对施工管理项目的分目标施工仿真模拟技术和框架优化设计方法进行研究，以水利水电工程建设管理分目标方案中的主体施工工程为建设主线，再通过施工仿真技术对水利水电工程建设情况进行优化分析与评估，采用传统水利工程施工管理技术理论和三维模拟方法进行分目标的计划，针对水利水电工程建设管理对象及相关规范，对信息规划管理步骤进行规范，具体结构如图2所示。

图2 工程管理信息规划管理步骤

根据以上步骤可以发现，工程管理信息规划管理的影响因素信息之间存在相互约束的特性，同时又各自独立，有着十分复杂的逻辑关系[6]。为达到分目标计划，除了需要按照原有建设施工设计组织进行必要的研究、讨论和对比，还需根据建设施工模拟仿真技术来针对各项工作的关系进行持续的测算、仿真模拟以及后续的协调优化。

1.2 水利水电工程建设规划算法

基于不同的水利水电工程建设规划过程及研究对象特征信息进行研究，最终确定了水利水电工程建设分目标的管理和计划方法，通过针对研究管理对象进行仿真模拟，对水利水电建设工程施工规划主要特征进行采集，具体采集内容包括：水利水电工程导流施工、水利水电工程大坝施工、水利水电工程地下厂房施工等主体信息，并对水利水电工程和场地内交通运输枢纽系统、建设总布置这两大主体影响系统进行优化管理[7]。对水利水电各项影响内容及相关影响因素信息采集和管理体系进行规范，具体实施对象如图3所示。

图3 水利水电工程建设规划影响因素管理体系

在进行水利水电工程建设规划影响因素的采集和管理过程中，需要针对实际的仿真模拟与建模的过程当中均存在共同的信息数据库和属性库，根据以上特点进行模拟，来获取建设工程的动态变化信息，同时结合已经存在的三维立体数据模型，建立时空数字体系[8]。

对水利水电工程建设管理进行模拟仿真，可得到特征离散数据，按照时、天、周、月等时间单位对工程施工进度进行记录，随机选择两个建筑信息观察点进行研究，设第一个建筑区域特征观察点的特征向量记为L，且L和第二个特征向量M处于建筑分割线两边，结合扬尘扩散原理对建筑施工分割函数进行计算，设X是建筑影响因素的特征矩阵，则建筑施工分割函数算法如下：

(1)

施工管理研究点的特征向数量为L′，且L′位于水利工程建筑的分割线H上，则

L′H-A=0

(2)

可进一步推出

(3)

若k为W上所有的信息特征交点集合；n表示建筑分割线上所有特征交点的基础矩阵[9]，则建筑基础特征矩阵如下：

R=∭logW-A(k+n)

(4)

根据上述算法进一步对建筑的观察特征点的规范常数值Q和普通数值P进行规范。通过双向曲线的规律对水利水电工程建设管理规范数值进行呈现，相关计算方法如下所示:

(5)

若将ti时刻所具体对应的建筑管理数值假设为ai，在t0时刻的建筑管理消耗数值为a0，f为水利水电工程建设工程管理和规划过程中的标准荷载数值，对传统较为频繁的计算方法进行优化，如果P是水利工程建设过程中的下沉参数值，利用上述计算方法对水利工程建设过程中的检验误差数值进行计算，具体算法如下：

(6)

结合上述算法对较为准确的水利水电工程管理规划的误差数值进行计算，以便进行参考，并进一步套用到仿真模拟体系当中，得到工程管理进度、相应建筑物的外观形态以及具体特征属性等，最后得到建设工程施工体系当中各个分部环节的某一个工程建筑管理的动态模块i对应的随机元素j的影响度数值，多建筑规划规范区域范围为vi(t)，则建设工程整体管理参数算法可以表示为:

(7)

基于以上算法对水利电力工程建设管理方案及施工规划数据进行规范，保证水利电力工程的合理设计[10]。

1.3 水利水电工程建设规划的实现

基于上述算法进一步对水利水电工程建设规划方法进行优化，在水利水电工程特征信息的规划管理和动态建设施工中，需要对工程建设时间数据信息、建筑的随机元素的几何外形进行科学规划[11]。随着时间的改变，水利水电工程建筑自身也受到多种因素的影响，从而发生改变，把建设工程施工过程中的任意随机时刻的全部外观面貌都存储在水利水电工程建设规划数据库里，并且和其建立一一对应的信息数据关系，以便在进行三维仿真演示时，可以有效地按照时间管理的履行顺序来进行水利水电工程建设规划的具体数据读取，并及时修改相对应的误差信息，不断修改绘图向量对应的特征属性信息，给水利水电工程建设标准数据进行赋值，持续进行刷屏显示图像，如此就实现了水利水电工程整体建设工程的三维立体外观，对水利水电工程建设规划数据信息的动态变化进行采集和展示[12]，具体的显示流程如图4所示。

图4 水利水电工程信息展示方法优化

进一步引用三维立体动态技术，模拟仿真水利水电工程建设的全过程，以数据信息的直观可视化管理数值为起始点，模拟仿真全部经过，并且对正在变化着的建设施工管理特征数值进行描述，是为了显示出体系动态变化的全过程，使其特征行为变化的显示更加具体准确，以便提高掌握整个体系变化意识形态的速度[13]。具体的水利水电工程信息管理结构如图5所示。

图5 水利水电工程信息管理结构

由于在水利水电工程中建设施工和管理规划的操作中，需要考虑到导体流的引流处理，对工程防身建筑排水规划以及大坝和周围岩石施工进度等相关信息变化情况进行采集和判断，并对其间复杂的逻辑关系进行整理，为了简化规划方法，进行了体系模拟仿真建模，基于复杂可变系统的分解控制协调原理，构建了包括主体工程在内的施工过程管理子系统、临时防泄水的建筑施工子系统和导流系统的两层结构施工子系统，进一步对水利水电工程导流信息管理数据建立相应的三维立体动态模拟模型，并对相关信息进行规范，具体规划步骤如图6所示。

图6 水利水电工程建设管理规划步骤

设定工程信息规范方案仿真模拟处于初始时刻，记为T，则从这个起始点开始，每推进一个时刻长度，就对这个体系当中的所有组合模块的活动状态进行对比观察和规划分析，从而更好地反映规划过程中建筑施工内部数据流的动态流动过程。施工导流规划管理的详细数据流向如图7所示。

图7 施工导流规划管理

基于以上步骤可有效实现对水利水电工程建设管理中施工规划的设计和研究，保证水利水电工程的安全性和有效性。

2 实验结果分析

为验证水利水电工程建设管理中施工规划的设计效果，结合传统规划方案运行效果进行了对比检测，为保障实验结果真实有效，对实验环境和实验参数进行统一规范。

2.1 试验环境

针对某城市水利水电工程建设情况进行跟踪调查，并对建筑施工数值进行规范，具体参数见表1。

表1 实验参数设置

根据上述的实验参数进行对比检测。

2.2 实验结果

为方便观察检测结果，对实验检测曲线进行记录，将传统检测结果记为B，将本文检测结果记为A，具体检测结果如图8所示。

图8 对比实验检测结果

2.3 实验结论

观察上述实验检测结果可知，相对于传统检测曲线而言，本文检测曲线有效性明显有所提高，由此证实，水利水电建设管理施工规划设计具有更高的合理性，可以促进水利水电工程发展，保证水利水电工程施工安全[14]。

3 结语

在进行水利水电建设工程管理计划的过程中，要加强对设计整体施工规划的重视，做好施工计划，并且对建设过程进行高效的管理，从根本上确保水利水电建设工程的施工质量和效率，进而促进中国水利水电建设工程的发展。