重大水利水电工程施工实时控制关键技术及其工程应用

高心墙堆石坝和高混凝土坝的施工质量与施工进度控制是工程建设的重要技术问题。针对常规人工控制手段难以确保高心墙堆石坝施工质量,以及高强度连续施工下高混凝土坝施工进度难以实时控制等问题,提出了高心墙堆石坝填筑碾压质量实时监控技术、坝料上坝运输过程实时监控技术和施工质量动态信息PDA实时采集技术,实现了大坝填筑碾压全过程的全天候、精细化、在线实时监控;在建立高混凝土坝施工进度实时控制数学模型基础上,提出了施工进度实时预警与动态调整方法,为高混凝土坝施工进度的实时预测、适时预警、动态调整与优化提供了分析手段;提出了网络环境下数字大坝系统集成技术,研制开发了数字大坝系统,为大坝竣工验收、安全鉴定及运行管理提供了支撑平台。成果已应用于10余项重大工程,取得了显著的经济效益和社会效益。     

基于三维地质模型的坝基灌浆工程可视化分析

利用 Struts 和 Hibernate 技术，对灌浆数据进行采集和整理，在灌浆分析系统中将这些灌浆数据转化为三维灌浆孔模型，实现三维地质模型和灌浆数据耦合；在耦合模型的基础上对灌浆效果进行可视化分析：对任意排灌浆孔模型进行三维地质模型剖切，揭示每排灌浆孔模型的不良地质体垂直分布情况；通过改变单位注灰量较大灌浆孔模型的颜色属性，耦合其对应的三维地质模型，从而实现单位注灰量在地质模型中的可视化分析；在灌浆参数基础上自动生成其对应的综合剖面，将地质条件耦合到剖面中，赋予综合剖面图地质信息属性；通过对任意灌浆孔段进行地质信息数字化，明确每个灌浆孔段是否通过不良地质体以及各个不良地质体的高程分布；以施工单元为基准，对单位注灰量和地质信息进行耦合统计分析。通过工程应用实例表明，基于三维地质模型对整个坝基灌浆工程的可视化分析，可以有效指导灌浆工作并能对灌浆效果做到及时、有效的反馈分析，为工程管理人员做出快速的决策提供可靠的依据，从而提高工作效率和工作水平。     

溢洪道开挖边坡三维地质建模与稳定性分析及应用

溢洪道的开挖边坡,与一般的自然边坡不同,属于人工开挖边坡,有着施工区内山高坡陡的特点,其边坡稳定性通常采用极限平衡法进行分析,但由于所建立的三维地质模型不够精确,剖分过程可视化的缺失以及稳定性分析计算界面的不够友好,很难做到直观性和清晰性的统一。运用NURBS技术建立研究区域的三维地质模型,并对 VisualGeo 三维地质软件进行二次开发,实现三维边坡体的自动剖分和数据提取,同时采用改进的三维可视化模拟分析系统VisualSlope进行稳定性计算、参数敏感性分析和支护措施研究。该方法可实现边坡稳定性的可视化分析与直观演示,开辟了基于三维地质模型的边坡稳定性与可视化分析的新途径。     

基于模拟技术的大型水电项目财务风险分析

随着国家水电项目融资渠道的多样化,以及大型水电项目投资巨大和建设周期长等特点,使投资项目的投资带有很大的不确定性,同时电量、电价以及运营成本的不确定性,这些将对项目未来的财务可行性产生巨大影响,在项目前期的财务评价中进行财务风险分析就显得非常重要。本文提出了基于概率论与模拟技术的工程项目财务风险分析方法,并在某大型水电站工程中进行了应用研究。     

高心墙堆石坝原生集成式智能无人碾压系统研发及应用

无人碾压技术是大坝填筑施工研究的前沿,有助于提高堆石坝施工质量和效率。然而,目前缺乏对多料种复杂施工环境条件下无人碾压系统的研究,且现有的无人碾压多基于RTK-GNSS和毫米波雷达对位姿与障碍物进行感知,缺乏对压实质量、环境障碍物和位姿的多模态感知;现有的无人碾压多采用外挂执行机构的方式进行改装,设备耐久性和稳定性难以得到保证。针对上述不足,采用感知设备、执行设备和控制设备统一设计和集成装配的方式,自主研发了集成多模态智能感知、智能规划决策和智能控制等功能的无驾驶舱原生集成式智能无人碾压系统。其中,智能感知采用RTK-GNSS、毫米波雷达和机器视觉等多种模态方法实现对车体位姿和环境障碍物的精准感知;基于能量守恒原则,采用加速度计等实现对有效压实功率的精准感知;智能规划决策集成了事前的全覆盖路径规划与事中的碾压参数动态优化等算法;智能控制中通过蝴蝶优化算法动态调控比例-积分-微分算法的控制参数,实现了复杂条件下循迹的精准控制;此外,基于B/S架构研发了原生集成式智能无人碾压数字孪生平台,实现了碾压施工过程中物理空间与孪生空间的双向交互。研发的原生集成式智能无人碾压系统在两河口水电站堆石区、过渡区和砾石土心墙区等复杂施工条件下开展了应用研究,结果表明,相较于传统碾压施工方法,该系统一次碾压质量达标率提升2.42%,效率提升15.20%。     

输水隧洞建设方案优选方法的研究

对新建输水隧洞方案比选常用的几种方法进行了比较 ,提出了各种方法的优缺点 ,并选用其中的几种方法进行综合 ,将其应用于新建输水隧洞方案的比选中 ,且举一案例证实其有效性。     

水工隧洞施工过程的计算机模拟和施工方案优选

本文针对水工隧洞的施工特点,提出了采用循环网络模型描述隧洞施工过程和使用计算机模拟整个隧洞施工过程的方法,从而研究隧洞施工全过程并进行施工方案的优选。笔者根据某工程施工导流隧洞的岩石变化情况和拟定的施工组织方案,建立了隧洞施工的循环网络通用程序(CONS—TU87),对该模型进行了整个隧洞施工过程的计算机模拟运算。通过模拟运算和灵敏度分析,可以计算出在不同资源水平的施工组织情况下,隧洞的施工工期、费用、生产率和供决策所需的其它信息,并可寻找出最佳的施工机械设备配套和理想的工期-成本最优方案。     

三板溪面板堆石坝施工仿真与应用研究

以三板溪面板堆石坝施工过程为例，通过考虑影响施工的众多随机因素，运用循环网络技术及计算机仿真技术，将堆石坝施工中的两个子系统，即运输上坝子系统和坝面填筑子系统有机地结合起来进行一体化全过程仿真，得到了采用传统设计方法很难准确得到的一些施工组织设计的重要参数。其详尽的仿真成果验证了本文仿真方法的先进性及有效性。     

水利水电工程土石方开挖可视化设计方法初探

土石方开挖是施工组织设计中的重要组成部分，它对土石方工程的概预算、施工的进度安排以及土石方工程填挖平衡的设计都有很大的影响。传统的土石方设计方法由于平面地形图可视性差以及求各网格点高程值的烦琐性，使得这项工作量很大，并且有时会因为网格划分的不合理，而产生较大的误差。为此，本提出土石方开挖的可视化设计方法，该方法弥补了传统方法的不足，能够很好地满足设计需要；同时，计算结果提供的土石方开挖后形态仿真图，能够呈现不同项目、开挖部位及断面特征（坡度），可以为组织开挖工程设计提供可视化决策信息。     

城市防洪减灾非工程措施的研究与展望

１城市防洪减灾非工程措施研究的历史发展２０世纪７０年代，美国首先提出采用非工程措施（Non－structuralmeasures）的概念，即通过洪水预报、防洪调度、分洪、滞洪、立法、洪水保险、洪泛区管理以及造林、水土保持等非工程措施来减缓洪涝灾害，改变损失分摊方法，加强防洪管理，顺应洪水的天然特性，因势利导，以达到防洪减灾的目的．于是世界各国在防洪减灾规划上同时采用工程措施和非工程措施［１］相结合，全面考虑从各种防洪方案中选择最优方案的经济评价方法，注重了对洪灾损失评估方法的研究［１～３］，随着“国际减灾十年”活动…