《水利信息学在大型工程施工组织与管理上的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水利信息学在大型工程施工组织与管理上的应用（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、水利信息学在大型工程施工组织与管理上的应用 刘永川 ( 中国水利水电丁程总公司) 提要：水利信息学的应用来自对环境无害且投资更有效的工程建设和实施科学管理的实践而得出的经 验总结，中国进行大规模水电建设，为水利信息学的发展提供了一块沃土，本文介绍水利信息学在中国 水电建设施工组织与管理中8 个方面的应用成果。 关键词：水利信息学：工程施工： 组织与管理 水利信息学是伴随着信息知识电子封装的迅速发展，通过科学研究与工程管理实践产生的， 涉及传统水力学、计算水力学、地理信息系统、可视化技术、仿真技术及其相关科学的交叉科学。 中国大规模进行水利水电建设和实施科学管理的实践，为水利信息学的发展积累了丰
2、富素材，以 F 是8 项已在工程建设中厂一泛应用并取得良好效果的应用成果。 l 数据的采集与处理技术 3 S 技术( G P S 、R S 、G I S ) 加摄影测量技术是目前空间信息获取、存储管理、更新、分析和应用 的四大技术支柱( 简称3 S ) ，这四大技术的应用取得了有目共睹的卓越成就。它们在水屯工程上的 各种集成模式更拓宽了应用领域。 1 1G I S + R S G I S + R S 集成技术在水库水情测报中的应用，使水情测报的精度有了很大提高：( 1 ) 雷达能获得 大范围时空降雨数据，包括整云层的含水量，又能获得区域降雨的移动方向和速度，对区域降雨 有预报能力，雷达雨量计系
3、统，用地面雨量站校正雷达的回波因子，可提高区域降雨的测量精度， 再与水位站配合，是目前投资不算太高，技术比较先进的水库水情测报系统；( 2 ) G I S 在图层处理、 地理分析及显示输出等方面的强大功能为水情测报的显示提供了一个良好工具。G I S + 雷达+ 雨量 计，可以大幅度提高水库水情测报的质量。该项技术1 9 9 1 年在安康应用，现在已在许多流域得到 推广。 1 2G P S + 声纳 G P S 定位水库淤积测量是利用全球卫星定位系统，采用相位差分动态定位方法，进行水面坐标 的瞬时定位，与声纳测水深同步进行，平面定位在四级风情况下可达到2 m 精度，高程精度优于0 3 m ，
4、观测速度快，精度高，一个4 0 0 - - 6 0 0 平方公里水面的水库仅需十天左右即可完成外业测量工作， 比传统的方法快约3 0 倍，费用降低1 3 - 一1 2 。该项技术1 9 9 1 年在官厅水库应用取得良好效果， 现在已在许多河道、水库水下地形测量中得到应用。 1 3 摄影测量 1 7 8 摄影测量是在传统摄影测量基本原理的基础上，用计算机技术、数字影像处理技术、影像匹 配相关的理论和方法，利用量测相机和非量测相机相配合的方法，完成陡坡、塌方、事故等特殊 地段测量工作，完善和改进水电工地施工中收方、立面朝欠挖监控等常规测量工作，以及： 地正 射影像图测量工作。它的信息量大、外业工作
5、量小、工作效率高、安全性好、可进行重复测量、 在所建立的立体模型中可进行地形测量和各种方向的断面测量、可获取多种测绘产品。它的主要 用途有：( 1 ) 工程进度正射影象图( 景观+ 坐标) ；( 2 ) 立面等值线图f j 于陡坡的质量监控；( 3 ) 施工收方；( 4 ) 工地施工形象进度景观图；( 5 ) 建基面正射影象图；( 6 ) 原始地貌正射影象图；( 7 ) 事故处理；( 8 ) 塌方处理；( 9 ) 大比例尺地形图。 2 施工管理技术( H C I S ) 施工管理系统( H C I S ) 是一个用于施工组织与管理 的可视化系统，是具有中国特点的工程项目管理软件。 它是基于广义
6、网络计划技术，用于建立工程主体建筑 物的施工数据库和显示施工进度形象的可视化管理软 件。是可视化的项目管理软件。系统面向客户，面向 施工，采用可视化技术、网络数据库技术、三维图形 交互显示技术和V C 、V B 、A u t o C a d 等软件进行系统开 发，有机集成了一系列功能模块，可满足施工进度形 图1 公伯峡电站不住脚2 0 0 3 年4 月施工形象 象管理的要求。 该系统已在国内1 0 多个大型水电工程上采用，取得了良好效果，公伯峡水电站 大坝4 月施工形象如图1 所示。 3 决策支持与项目管理信息系统( H P M S ) 大型工程建设由于决策欠妥和好管理不善造成损失者十分常见，
7、因而工程建设的决策支持与 管理受到普遍关注。 H P M S 项目管理信息系统是运用系统手段，以计算机和广义网络计划技术为基础，在工程项目管 理的全过程中，为建设项目总目标的控制( 投资控制、进度控制、质量控制) ，及时、准确、完整地 搜集、存储、分析、处理及提供各种信息，为管理决策和实现动态控制而服务的完整的计算机系统。 该系统在利用中国水利水电工程总公司在国内外长期从事水电建设管理实践经验的基础上， 吸取国际上先进的管理思想，借鉴了国际上先进管理软件的精髓，自主开发的具有自主知识产权 的管理软件。 系统包括五个子系统共三十四个模块，其中计划合同子系统包括概算管理，合同管理，计划 管理，投资
8、控制管理，统计管理，系统管理等六个模块；工程管理子系统包括进度管理，质量管 理，安全管理，监理日志，碴场管理，辅企管理，机电安装管理等七个模块；施工管理子系统包 括大坝施j I ：管理、火坝施一l ：仿真、厂房施1 ：管理、导流洞施J ：管理、溢洪道施J ：管理、泄洪洞施 I ：管理、电子图库、三维结构模型库、规程规范管理、 科技成果管理等十个模块；辅助系统系统包括企业网站、 视景仿真、工程多媒体等三个模块；办公自动系统包括收 发文管理、档案管理、 。：作计划管理、会议管理、人事管 理、临建设备管理、办公设备管理、邮件系统等八个模块。 H P M S 的决策支持功能通过施工仿真模块和数值模拟
9、模块实现。该系统已经在目前已开工的大型水电工程上全 面使用，如图2 就是公伯峡电站管理信息系统，并取得良 好效果。 图2 水电站管理系统部 4 施工仿真技术( C C S i m u l a t i o n ) 施工仿真系统是用于施工设计、施工计划和施：r 控制的一种有效试验手段。施工仿真已被专 家论证认定是未来2 0 年重点发展的计算机技术，将在施工方案设计、施j 优化、施工过程控制、 工程建设及管理的全周期发挥作用。在水电工程施工领域，基于施工动态约束条件和目标函数的 动态模拟可以在施工中发挥巨大作用。 4 1 碾压混凝土大坝施工仿真 碾压混凝土大坝施工仿真是一项极其复杂的工作，如何根据机
10、械生产率，按不同季节和施工 条件，合理确定浇筑仓面大小和跳仓顺序，是施工组织面临的难题。本仿真系统结合龙滩大坝的 实际情况进行了仿真及优化计算，仿真结果以三维动画、表格、文本等形式输出，作为动态优化 和施工管理的工具，仿真系统已在龙滩和百色投入使用，图3 是正在施工的龙滩水电站的三维仿 真动画形象。 图3龙滩电站施工期三维动画仿真形象 4 2 面板堆石坝施工仿真 管理系统需要进行土石方平衡计算，该系统已在泰安抽水蓄能电站、公伯峡水电站和洪家渡 水电站使用。 4 3 地下厂房施工仿真 是一个大型地下洞室群开挖施工仿真系统，该系统已在龙滩水电站使用。 5 数值模拟技术( F E P G ) 数值模
11、拟是决策支持系统的核心，它直接决定 了决策的正确与否。如果说数值分析是决策的基础， 那么仿真模型分析则是决策实施的依据。在大型工 程建设中，已经到了无模拟分析就不能出台准确无 误决策的地步。但如果采用常规的编程方法，开发 周期长，费用高，远远不能满足工程的紧迫需要。 在这方面，中国发明的用计算机自动生成有限元程 序的系统( F E P G ) 为世界首创，水电总公司与北京飞 箭有限元公司合作，用F E P G 作为数值模拟平台，在图4 索风营电站地下厂房交叉洞口位移云纹 大型地下洞室群围岩稳定性分析、容压力容器、渗流计算和洪水计算上取得了很好的成果。图4 为索风营水电站地下厂房交叉洞口位移云纹
12、图的真实情况。 6 可视化地理信息技术( 3 D - G I S ) 真三维地理信息技术的进展：地理空间数据是“水利信息学”实际应用的基础平台之一，“水 利信息学”的所有专业应用系统都建立在空间数据的基础上。通过对基础地理数据( 空间数据) 的采集、存储、管理、更新，建立流域地理信息系统，可全方位地为防洪减灾、水量调度、水质 监控、水土流失与治理、水利工程运行与管理等多个应用领域提供多尺度、多种类、现实性强的 地理空间信息。中国水利水电工程总公司的3 D G I S 软件已在三峡、龙滩、公伯峡等许多大型水利 工程建设中应用。 7 可视化技术( I V O D ) 在水电建设中要建立三维地形模型
13、、三维地质模型、隐蔽工程模型、复杂的三维结构模型及 复杂的空间交叉模型并据此进行分析远非易事。I V O D 从内容上包括三维地形建模技术、三维地质 建模技术、三维结构建模技术和视景仿真技术；从内容上包括数据可视化、信息可视化和体视化 三个方面。 三维可视化技术已在已开工的大型水电站全面使用。图5 给出了一个工程坝滞附近三维地质 可视化图形。 图5 某水电站坝址附近地质三维可视化图形 8 络数据库技术( C D M A ) 网络数据库技术是利用网络快速创建大型工程数据库和企业数据库，中国水电总公司的C D A M 软件已经在施工管理、建设管理、施工仿真、防汛等数据库建设中应用。 水资源数据库、
14、水文数据库、河流数据库、地形数据库、企业数据库等大规模数据库技术是 水利信息学在水电建设中应用的叉一重要方面。中国水电建设在快速创建大型数据库方面利用了 网络数据库技术，在利用大量数据库进决策支持系统中利用了数据仓库技术。 网络数据库技术已在中国大坝数据库、各大工程施工数据库及防洪数据库上得到应用。 9 结语 利信息学对应用领域有着深远影响，使社会对水利信息学的需求急剧增长。从八十年代开始， 我国信息化进程加快，为水利信息学的发展提供了物质基础，到九十年代，由于社会对水利信息 学的需求急剧增长，推动了水利信息学的发展。十多年来，我国在在水利信息学的某些方面，已 取得了令世人瞩目的成果。随着大规
15、模水利建设和水电建设的进行，我国在水利信息学的理论和 应用方面，必将有迅速发展。 参考文献： 1 A B B O T T ，M ，B ，H y d r o i n f o r m a t i c s ：AC o p e r n i c a nr e v o l u t i o ni nh y d r a u l i c s ，J H y d r a u l i cR e s3 2 ( 8 ) ，P D 3 - 1 3 ， 1 9 9 4 ， 2 A B B O T T ，M ，B ，H A V N O ，K ，a n dL I N D B E R G ，5 1 9 91 ，T h e h y
16、d r a u l i c s ，J H y d r a u l i cR e s2 9 ( 5 ) ，P P 5 8 1 6 0 0 3 粱国平，有限元语言及有限元程序自动生成系统，1 9 9 1 年 1 8 2 4 A B B O T T ，M B ，1 9 9 4 ，S o m eN e wC o n c e p t so fH y d r o i n f o r m a t i c ss y s t e m s ，J H y d r a u l i cR e s3 2 ( 8 ) ，P P 1 3 T l j 2 5 刘永川，梁国平，水利电力商速互联工程与科学网络计算，1 9 9 7 9 6 A B B O T T ，M ，B ，1 9 9 4 ， A na r c h i t e c t u r ef o rh y d r o i n f o r m a ti c s s y s t e m s b a s e dO i lr a = i o n a l
