可视化仿真技术及其在水利水电工程中的应用研究

可视化仿真技术是计算机可视化技术和系统仿真技术相结合形成的一种新型的仿真技术，可视化仿真的理论和方法包括全过程动态仿真理论，图辅助仿真建模方法，基于GIS的三维动态数字模型构造及其可视化方法，基于GIS的三维动态演示方法及基于GIS的交互式可视化仿真系统结构等，实现了仿真建模、仿真计算过程及成果的可视化，在此基础上，深入研究了复杂水电工程地下厂房施工系统的可视化仿真与优化、水电工程施工导截流三维动态可视化仿真，混凝土坝施工过程三维动态可视化仿真及优化，水电站施工总布置可视化仿真等问题。并结合溪洛渡工程应用，研制开发了相应的可视化仿真软件ESAS、CDMIS、DAMSIM、CLMIS。所开发的软件系统内容丰富，可操作性强，人机界面友好，易维护，有良好的拓展性。该项研究为复杂大型工程施工组织设计提供了科学的理论方法和先进的技术手段，大大地提高了水利水电工程设计与管理的现代化水平。     

施工导流三维动态可视化仿真研究

把地理信息系统(CIS)技术应用于施工导流管理与决策中，开发了基于GIS的施工导流三维动态可视化仿真系统。分析了三维可视化模型的建立过程，设计了系统的总体结构及开发模式，并介绍了系统具体功能的实现。仿真系统在实际工程施工导流方案设计中获得了成功的应用。     

施工导流三维动态可视化仿真研究

把地理信息系统(GIS)技术应用于施工导流管理与决策中,开发了基于GIS的施工导流三维动态可视化仿真系统.分析三维可视化模型的建立过程,设计了系统的总体结构及开发模式,并介绍了系统具体功能的实现.仿真系统在实际工程施工导流方案设计中获得了成功的应用.     

水利工程施工总布置动态信息可视化方法研究

本文提出水利工程施工总布置动态信息可视化方法，将施工总布置分为若干个子系统，分别设计施工总布置动态信息可视化方案。以GIS为平台，将时间作为地物实体属性，组织动态数据结构，在构造三维可视化数字模型的基础上，直观地表达施工总布置所涉及的复杂时空信息，逼真再现施工总布置地形地物和施工过程。结合实例研究说明该方法应用情况较好。     

基于GIS的水电工程施工动态可视化仿真方法及其应用

提出了基于地理信息系统(GIS)的水电工程施工三维动态可视化仿真方法，包括仿真建模可视化、仿真计算过程可视化及仿真结果可视化，并以混凝土坝施工仿真为例，进行了实例研究，为制定合理的大坝施工组织计划提供了科学依据。     

基于CATIA的引水隧洞施工动态可视化仿真

针对目前研究通常采用预制动画的形式实现隧洞施工动态可视化仿真的现状和这种方法存在三维模型修改困难、可视化仿真实现过程复杂、且无法进行交互等问题,本文提出了基于计算机图形辅助三维互动式建模软件CATIA的引水隧洞施工动态可视化仿真方法。首先采用参数化设计方法建立引水隧洞施工4D模型,该4D模型不仅能够快速修改引水隧洞模型、实现其施工动态可视化交互仿真,而且该可视化仿真成果也便于修改;其次通过CATIA二次开发实现施工信息的查询;最后结合实际工程进行了应用研究。结果表明该方法不仅提高了引水隧洞施工动态可视化仿真的效率,并且为施工管理人员在施工方案调整的情况下及时了解施工面貌、及时进行有效的决策提供先进的科学技术手段。     

碾压混凝土坝施工三维动态可视化仿真系统研究

从系统仿真和可视化的角度，对碾压混凝土坝的施工过程进行仿真研究，开发出碾压混凝土坝施工三维动态可视化仿真系统．该系统以VC^ 为开发平台，结合数据库技术，针对碾压混凝土坝特有的混凝土分区、动态合仓等问题，提出相应的模拟假设后，实现了碾压混凝土坝施工过程的仿真计算，并通过三维建模，借助地理信息系统平台来演示大坝浇筑的三维动态上升过程．系统在某工程实例中进行了具体应用。为该工程的施工和管理提供了决策依据．     

基于DELMIA的碾压混凝土拱坝施工过程仿真

采用DELMIA软件将施工仿真应用到碾压混凝土拱坝,将施工过程可视化和数据化。采用这种仿真模拟技术对施工过程进行仿真,变更参数、修改方案比较容易,可优化施工机械配置、施工技术参数和施工方案。DELMIA的DPM模块充分利用"数字样机"的三维数据,实现在三维基础上的3D方案规划,并对项目施工过程、资源分配、节点管控等进行三维可视化模拟并验证。可视化仿真创建方法实现了仿真建模、模型处理、仿真过程和仿真结果的可视化。DELMIA的QUEST模块用离散事件动态系统网络模型来动态仿真,将系统工程中的排队理论和实际逻辑约束相结合,得到与实际情况基本一致的仿真结果。研究了基于DELMIA的高碾压混凝土拱坝施工过程仿真与优化的理论方法及其应用。通过DELMIA的DPM模块研究实现了碾压混凝土拱坝施工过程的动态可视化仿真;通过施工安全仿真,促进施工辅助设施的设计,保障了人员操作的安全;实现了施工计划的三维关联和查询。利用DELMIA的QUEST模块建立了混凝土施工交通运输系统排队网络仿真模型,利用离散分析技术解决了混凝土运输的排队问题。     

土石围堰溃堰洪水三维动态风险分析系统建模研究

基于三维动态可视化仿真技术，耦合土石溃堰洪水数值模拟和溃堰动态仿真模型，建立施工洪水演进水力要素、洪水演进过程和河槽空间位置等信息耦合的土石溃堰洪水演进动态仿真架构，在三维可视化信息平台的基础上，将数值模拟数据及三维动态仿真数据与相应的图元对象建立映射关联，通过动态更新洪水水位、围堰及河道等图元变量和属性变量，直观的表现了土石溃堰洪水演进的时空分布特征，为探求溃堰发生发展机理及防洪减灾决策分析提供了交互式可视化平台。     

跨流域调水工程施工三维可视化分析应用研究

基于工程实体三维数字模型和施工横道图,提出了跨流域调水控制性工程施工进度三维动态可视化分析方法,可以直观地描述工程施工过程中复杂的时空逻辑关系,通过施工面貌与进度计划的交互分析,对于发现潜在的施工时空冲突和优化施工进度具有重要作用。工程应用实例表明该方法可为跨流域调水控制性工程施工中遇到的工程问题提供一种有效的分析手段。     

考虑下渗的河道与蓄滞洪区洪水演进过程模拟

基于霍顿(Horton)下渗和有限体积法,建立了考虑动态下渗的一二维耦合水动力学模型,并选择海河流域漳卫河系与大名泛区联合防洪体系作为典型应用区域,利用典型场次洪水对河道模型进行了率定和验证,同时探讨了下渗对于河道行洪、蓄滞洪区分洪以及洪水演进过程的影响。结果表明:考虑动态下渗的河道模型具有较高模拟精度,3场典型洪水洪峰误差都在10%以内;河道下渗会明显推迟蓄滞洪区的启用时间,并减小分洪流量和洪水总量;蓄滞洪区下渗对分洪过程影响较小,但会加快蓄滞洪区的退水速度。     

水电工程施工导流标准多目标风险决策研究

水电工程施工导流的成败与导流标准的选择密切相关,导流标准的选择必须综合协调导流建筑物的建设投资、工期、系统风险率及其风险损失.运用多目标决策理论,建立了施工导流标准风险决策模型,通过对某水电站施工导流标准的决策分析表明了该方法和模型是可行的,并能较好地处理导流工程的施工强度、投资和风险损失的关系.     

基于Monte-Carlo方法的施工截流风险率估计方法研究

在综合考虑截流过程的水文及水力不确定性因素的基础上，建立了截流风险数学分析模型，该模型包括天然来流量和分流建筑物泄流能力、龙口泄流流量、戗堤渗流流量的模拟。通过分析模型中存在的不确定性因素，构建了相应的概率模型及其抽样公式。采用Monte-Carlo方法对模型进行随机抽样，通过统计分析，获得截流风险率的估计值。最后，采用中心极限定理，依据模拟的次数，给出截流风险率估计值的绝对误差和置信度。通过实例计算分析，验证了所建的模型正确合理。     

澜沧江小湾水电站施工截流模型试验研究

小湾水电站施工截流模型在考虑河床覆盖层的动态变化条件下,试验研究导流洞围堰拆除爆堆的可能型式及其导流洞分流特性,提出围堰拆除、保证导流洞分流的条件;系统试验不同级别截流试验流量下龙口段水力要素和抛投料尺寸,优选切实可靠的截流方案,合理估计其截流风险,使截流方案实现合理性、经济性和安全性的统一,为工程截流设计与施工组织提供了重要的指导作用。     

施工导流明渠多目标优化设计模型

为优化导流明渠设计方案,以明渠底板高程为设计变量,基于施工导截流系统的整体视角,从明渠导流工程成本、施工强度及导截流风险三方面入手,构建施工导流明渠多目标优化设计模型;采用线性加权和法将模型中的子目标函数耦合为单目标函数,运用粒子群算法求解模型。基于某水电工程实例,仿真分析明渠底板高程与导流工程成本、施工强度及导截流风险的关联特性,通过曲线估计拟合其函数关系式。在此基础上实现了对明渠底板高程的优化调整,验证了模型的可行性及有效性。结果表明:提出的优化模型能够实现导流工程成本、施工强度及导截流风险的综合考虑,尤其是考虑施工截流风险对优化结果的影响,能够有效地降低截流风险及风险损失。     

大朝山水电站截流后一枯工作安排

大朝山水电站采用枯期隧洞导流，汛期基坑过水的导流方式。碾压混凝土拦河坝工程须经过四个枯水期四个汛期的施工才能达到设计高程。截流后第一个枯水期１９９７年１１月１０日～１９９８年６月３０日要完成６０×１０４ｍ３的土石方开挖及混凝土浇筑，能否按期完成一枯期工程量，将直接影响大朝山水电站２００１年１２月２０日第一台机组发电的目标，本文对截流后一枯期的工作安排作简要叙述。     

跨流域调水管理多Agent仿真环境模型

跨流域调水管理系统是一种复杂系统,基于多Agent理论与技术开展复杂系统的仿真研究是探索和理解复杂系统的有效途径。复杂系统的环境往往是多因素、多层次,且状态是动态的、不确定的,这是造成刻画Agent行为复杂性的根源之一。如何定性定量刻画Agent环境是多Agent仿真建模的难点和关键点。本文结合南水北调东线工程调水管理系统具体背景,提出跨流域调水管理系统基本模型,在深入分析南水北调调水管理系统环境特点基础上,按照仿真系统建立要求,对调水管理系统的仿真环境进行了形式化分析及形式描述。本文的研究工作为进一步构建跨流域调水管理多Agent动态仿真系统奠定了基础。