相关仿真技术在硗碛水电站大坝施工中的研究与运用

相关仿真技术在硗碛水电站大坝施工中的研究与运用

第26卷增刊（1）四川水力发电Vol.26，Supplemen（t1）2007年5月SichuanWaterPowerMay.，2007仿真技术在硗碛水电站大坝施工中的研究与运用莫永彪，首联万，何福江（中国水利水电第七工程局一分局，四川彭山620860）摘要：介绍了仿真技术在施工中的运用与研究，也是我国首次在同类工程中采用仿真技术指导施工，并结合施工对仿真技术的运用进行了深入研究和进一步改进，为将来在同类工程采用数据库、三维模型和计算机进度控制提供了宝贵的经验。此项技术的研究与应用，使施工系统智能化，促进了工程建设顺利进行并取得了良好的经济效益，促进了工程安全、优质快速、经济施工，推动了砾石土心墙堆石坝筑坝施工技术的进步。关键词：仿真技术；数字建模；系统；模拟；数据库；硗碛水电站中图分类号：TV52；TV641；TV5文献标识码：B文章编号：100122184（2007）增1200362041前言析，根据分析结果做出正确的判断；随着堆石坝工程的大型化，对工程进行周密、（4）反仿真阶段。通过（3）中的仿真结果分详细的设计并实施有效的组织和管理，以期取得析和判定，对仿真过程进行优化，修改模拟参数，良好的经济效益，越来越受到人们的重视。硗碛使模拟结果无限逼近最优方案。水电站砾石土心墙堆石坝施工开展仿真研究，对3堆石坝施工过程仿真模拟系统简介促进工程安全、优质快速、经济施工，推动砾石土3.1系统结构心墙堆石坝筑坝施工技术的进步具有重要的科学针对堆石坝填筑施工过程是离散过程事件系技术进步意义和明显的社会经济效益。统、各事件在某一时间点上是变化的特点，采用事硗碛水电站堆石坝施工过程仿真分析研究应件步长法来推进系统模拟时间进程。将硗碛水电用的是由四川大学研发的“堆石坝施工过程仿真站堆石坝施工系统分解成填筑料交通运输、填筑分析”软件。该系统采用VB、VRML、Solid2料料场开采和坝面作业三个子系统，这三个子系works、SQLServer2000开发，通过对大坝、料场、道统既相互独立，又相互联系。路系统的数字化建模，实现了对其属性进行数据3.2交通运输子系统库管理，并进行全过程的过程仿真模拟。该软件大坝交通运输系统是由一系列特定运输环节能够根据工程施工进度计划仿真计算出各种施工所构成的一个循环过程。各开挖工作面的汽车装过程强度，较好地反映了各种因素作用对施工全载后，经过道路到达各自不同的卸料场，卸完后即过程的影响，为实现堆石坝工程施工的有效管理、返回到原先工作面的装载机前等待装车，这个过合理组织、方案优选提供了决策支持程的每一次都是前一次的循环往复。因此，把交2系统仿真模拟实现过程通运输车辆看成是运输系统中的流动实体，把车系统仿真模拟过程一般包括以下四个阶段：辆在运输过程中经过的各运输环节需滞留的时间（1）建立模型阶段。分块建立子系统模型，看成是符合某种分布规律的随机变量，则可以将然后根据系统工作原理，将子系统模型进一步集一个复杂的运输系统抽象为一个有限源多级随机成为全系统的仿真试验模型；服务系统。（2）模型试验阶段。根据试验目的制定计划将任意一个复杂的施工交通运输系统描绘成和大纲，设计一个好的流程，然后进行仿真模拟并一个排队模型。交通运输子系统仿真模型中包括记录结果；以下参数：（1）模型节点总数及各节点的编号、属（3）结果分析阶段。对试验数据进行科学分性。（2）各个装车系统车辆装、运、卸过程所经过收稿日期：2007203230的节点顺序。（3）车辆在各个服务机构中的滞留36SichuanWaterPowern莫永彪等：仿真技术在硗碛水电站大坝施工中的研究与运用2007年增刊（1）时间及其分布规律。（4）各个装车系统车辆类型3.3料场开采子系统及参数，交通运输子系统仿真流程图见图1。（5）水利水电工程在施工管理中往往根据内部及交通运输模型的构建。交通运输系统中节点与道外界因素影响将整个大坝施工工期划分成若干时路段组合模拟应体现出实时性，仿真出实时计算段，在每个时段内确定其供料源与受料源。对所有时段创建各对象的模拟模型就构成了堆石坝施工期填筑料开挖、调运总模型。通过求解后综合分析，则可以得出在一定条件约束下填筑料量开采工序与工艺、调运方案。填筑料开采子系统仿真流程见图3。3.4大坝填筑施工子系统堆石坝施工过程不仅受其自身内在因素的影响，而且也受外界环境因素的影响。其主要影响因素体现在以下几个方面：（1）降雨等环境因素对堆石坝施工进度的综合影响程度。（2）在不同运输机械配置及料场开采、调运方案情况下，大坝图1交通运输子系统仿真流程图的上升过程。（3）坝面作业机械的配套及其利用成果，为管理决策提供服务。某条运输线路循环情况。（4）不同上升约束条件下的大坝填筑过程示意见图2。及进度。图2某条运输线路闭合循环示意图图3填筑料开采子系统仿真流程图堆石坝填筑施工过程模拟的基本原理是把一个大坝填筑过程离散成许多层，在模拟过程中，可以获得大坝施工过程中的各项施工参数，如坝体图4大坝填筑子系统仿真流程图各填筑层的开始时间、结束时间；坝面施工机械随3.5堆石坝施工过程系统仿真模拟的实现过程施工进展的变化情况及其利用率；外界环境因素堆石坝形体与料场数据库的建立。通过对大对施工进度的影响；整个施工期强度情况等。坝、料场数字化建模，实现了对大坝属性的数据库大坝填筑子系统仿真流程见图4。SichuanWaterPower37n第26卷总第111期四川水力发电2007年5月管理。数字化建立大坝、料场模型时，采用控制节（1）坝体初始化。点、精确节点的初始化方式，控制节点形成大坝、大坝初始化是将大坝在计算机中建立成“数料场大体轮廓，实现大坝、料场信息的宏观管理；字坝”，通过用数字描述的方法，输入大坝的控制精确节点是根据用户对信息精度的要求，在控制节点后产生大坝的图形图像。块体具有如全部或节点间嵌插节点，使轮廓边线更接近于形体实际。局部体积、面积等的信息查询功能。大坝坝体初3.5.1大坝数据库始化情况见图5和图6。图5大坝初始化参数示意图图6大坝材料初始化示意图（2）仿真计算方法当对任意高程间体积进行查询、输入的计算①面积计算。面积计算采用多边形面积公式高程不在已有初始化高程层面时，任一高程体积的计算方法。由于堆石坝工程涉及到的凹形面积［Z（mZi≤Zm≤Zi+1）］的计算则近似成比例计算，少，在此不详细说明。以下介绍凸形面积计算方计算精度由用户所取计算步长确定，计算方法为：法，由几个控制节点控制的不规则面积计算如下：输入计算高程时，系统自动搜索相邻的上下1x1y1x2y2xnyn两层初始化值，按高差比例计算此层的面积。设S（i，j）=(++⋯+)（1）2x2y2x3y3x1y1输入高程为Hi，且Hi-1

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