水利基础设施建设中的先进技术与设备



水利基础设施建设中的先进技术与设备

摘要：为应对全球城市化的快速进展，迫切需要加强公共基础设施建设，为此开发了大量的先进技术与设备。对其中的“土木工程装配设计”方案、Roxar RMS水库建模软件、HydroQuest River水轮机，以及徕卡新型测量系统进行了简要介绍。

关键词：土工工程；装配设计；新型技术

1“土木工程装配设计”方案

据预测，到2025年，特别是随着印度和拉丁美洲等地的快速城市化进程，全球人口将达到81亿。为妥善应对这一状况，估计将投入9万亿美元用于公共设施的建设。快速和低成本交付需求的猛增，使许多工程都受到不同干扰因素和人为因素的困扰，这些都导致了工期延迟，故障率和成本增加。

为此，达索系统(Dassault Systèmes)公司，作为一家3D设计软件、3D数字实体模型和产品生命周期管理(PLM)方案的开发商，为建筑、工程和建造(AEC)业提供了名为“土木工程装配设计”的行业解决方案，以为道路、桥梁、隧道、铁路、高速公路、大坝等主要公共设施提供更富有成效的和更精确的设计。“土木工程装配设计”是与上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司(SMEDI)共同研发的。

借助于达索系统公司的“3DEXPERIENCE”平台，土木工程师利用该系统可在200 km的范围内全方位地开展土木基础设施设计。地理位置与地形的前期研究、可重复使用的自适应3D模型、可自动布置的结构性组件，以及数据导入和重量分析为快速设计和调整建筑信息模型(BIM)结构创造了条件，BIM结构与AEC工业数据格式(包括IFC和Omniclass)完全兼容。

SMEDI董事长指出，自2012年联合达索系统公司成立土木工程研究中心以来，两家公司共同为土木设计产业解决方案的探索和发展做出了巨大贡献。“土木工程装配设计”的出台，将使土木工程工业发展的信息化、标准化和精细化得到加强。这种AEC法将为从事土木工程设计和负责基础设施流程的工作人员之间搭建一个开放的平台，为全球土木工程业的可持续发展起到较大的推动作用。

同时，受益于贯穿于设计、工程规划、制造、建造及业主团队间的相互合作，应用完整、可重复使用的自适应模型和设计元素以及实时报告，“土木工程装配设计”的行业解决方案将土木基础设施工程的精确性提到了一个新的台阶。同SMEDI的长期紧密合作，有助于提供从设计到建造的全方位的解决方案，满足当今和将来全球人类对基础设施的需求。

根据设计，该系统可解决大型基础设施管理者面临的诸多难题。

(1) 减少浪费和重复工作。与传统设计和施工过程不同，可将概念性设计同制造数据、成本、质量参数和时间相互结合。超过75%的工程设计方案可从自定义、可重复使用和自动生成的模板中直接生成。

(2) 提高工作效率。一个针对所有土木工程设计的平台包含了来至团队和用户的专业知识，可随时获取和使用最新的信息。

(3) 加强合作。从工具延伸到概念、设计、工程、制造、建造和业主团队的各个环节中，确保同时、实时浏览设计模型及工程数据，轻松修改工程设计。

2Roxar RMS水库建模软件

艾默生过程管理公司最近推出了其最新的水库建模软件，Roxar RMS。新版本的RMS 2013.1，配备有增强型的结构建模工具，可识别数据在实际使用中存在的不确定性并提升其灵敏度，便于建模工程师建立地质场景、调查结构不确定性的全方位影响和最大价值化水库资产。

在以往的水库建模中，工程师们常常不得不依靠最好的故障与基准评估案例，而这些案例固有的不确定性低估了水库库容实际存在的不确定性。

随着新产品Roxar RMS的发售以及结构建模和网格化工具的紧密结合，用户可以更有效地量化不确定性并增强重要决策的信心，如何处钻孔、采取怎样的生产策略和如何最大化地还原。

作为新功能升级的一部分，RMS2013.1将故障不确定性工具箱同结构建模和3D网格化进一步结合。这使得用户可以根据输入数据的不确定性，建立完整的故障不确定性模型和对不同场景进行广泛的调查研究。

同时，基准不确定性建模工具大大增强，便于用户基于钻井标定、速度、振动传播时间以及等容线等不确定的数据和信息创建基准和区域。不确定性建模随着新参数的增加而得以扩展。

钻井定标可调式3D网格，借助这种新工具，模型的准确度进一步得到提升，同时，增强版的等容线建模工具为用户处理等容线输入数据提供了可靠的质量保障。

基于对地球物理领域的关注，对一套新型的模型驱动解释(MDI)工具进行了改进，该工具首次在2013RMS中发布，通过对速度模型进行质量控制的新工具来改进MDI和速度模拟，为基准的不确定性建模提供了输入数据。

通过多线程(可并行计算)，效率和性能都得到提升，新的SEG-Y引入了函数和RMS数据浏览器，随着管理和故障分组/分类的改进，为用户处理大量数据提供了便利。Roxar RMS2013.1带有预测分析工具，这有助于在非常规现场确定最佳点。

总之，该系统的出现，使管理者在提升水库经济性效益、改进决策并提高工作效率方面更有信心。Roxar RMS正在改变水库建模的格局。

艾默生公司推出的水库建模旗舰系统Roxar RMS 由24个完整集成的软件模块组成，为仿真工作流提供了一套无缝而又完全集成的振动仿真。这包括振动解释、结构模型建造、3D网格化、岩相及岩石物理建模、流体仿真、钻井规划以及不确定性建模工具。RMS可在红帽公司的64位Linux企业版第5和6版以及64位Windows 7平台上运行。

3HydroQuest River水轮机

HydroQuest公司，作为创新性水轮机制造厂的设计者与制造者，一直在与诺曼底机械制造公司(CMN)就海洋水动力水轮机项目展开合作。该公司近期还推出了河流水动力水轮机(river hydrokinetic turbine)系列。

该水轮机的试运行在法属圭亚那，特别是在奥尔良取得了成功，在奥尔良，投运了该种水轮机，并在随后几周内首次将其并入法国电网。该公司试图扩大自己在法国以及全世界，特别是在非洲大陆、拉丁美洲、亚洲、意大利、巴西或俄罗斯的影响。

纵观2015年12月在巴黎召开的转型和第21次缔约方会通过的法案，可再生能源将作为重要的论题，并可作为在应对全世界持续增长的能源需求时可依靠的重要能源。不管是用于河道的、海洋的或者河口的水轮机，都具有巨大的发展潜力，仅全球河流水电的装机容量就达3 000 MW，直接经济效益可达150亿欧元。

HydroQuest公司的CEO指出，全世界很大一部分的河流及河口都可以装配水轮机，以作为其他能源的补充，这在法国尤其如此。法国环境与能源控制署呼吁开发水电。这一举措将促进法国的工业结构向更高效能和环保的方向发展。

HydroQuest公司表明，完全模块化的水轮发电机可应用于各种断面的河流，最潜深度为2 m。

已有两台河流水动力水轮机在法国制造完成，即HydroQuest River 1.40和HydroQuest River 2.80机型，分别为一级和两级，标称额定功率为40 kW和80 kW。

Hydro Quest河流水动力水轮机特点如下：

(1) 贯流式双垂直轴设计。

(2) 设计有防护网，对杂物有着很好的防护作用。

(3) 安装维护简便，通过直接与由水下电缆和活动式水轮机固定杆固定的驳船连接。

(4) 机组低转速，对环境破坏可忽略不计，特别是在野外。

HydroQuest河流水动力水轮机已经过了实际环境的测试。

(1) 法属圭亚那的欧雅帕克(Dyapock)河。在法国电力公司的管控下，面对亚马逊生态系统极端环境，河流水动力水轮机在该河上运行了2 a。

(2) 奥尔良的卢瓦尔(Loire)河。HydroQuest River 1.40在该河上运行6个月，验证了其安装的稳定性，并优化了其自然环境下的运行性能。这台水轮机将成为并入法国电网的第1台河流水动力水轮机。

未来，公司打算将HydroQuest河流水动力水轮机用于法国其他水电站，并将其推广应用于意大利、巴西、俄罗斯、拉丁美洲、亚洲或者非洲。

4徕卡新型测量系统

创建仿真3D模型，徕卡新型测量(Leica Captivate Experience，LCE)系统便于人们在各种领域开展专业性的测量工作，以易于准确获取和管理复杂数据。结合配套的软件、精确的测量设备和值得信任的服务，为用户的体验搭建了一套全方位和全新理念的解决方案。

LCE系统为办公数据的共享提供了革新性的方法。用户仅需滑动下屏幕，就可以通过自定义(包含多目标项目的各种信息)进行浏览。先进的线性化与编码系统为用户提供了一个交互式的3D模型，用户可通过该模型对效果图进行放大、平移、旋转，以调整到最佳视角方便操作。

最近，资深勘探员在徕卡CS20新控制器上试用了LCE系统。模拟了野外工作环境，如导线测量、测线编码、2D和3D监视、区域划分、GPS定位、校准、数字地面模型监视，同时对软件功能也做了测试。分析结果表明，新的软件和控制平台可以提供让人惊奇的体验。

Leica Captivate这种新型的徕卡测量系统像智能手机一样，操作简便，功能强大，吸引用户。

通过滚动浏览应用，用户可对项目进行自定义和任意排序；旋转视图便于用户为工作文件添加图片，以便识别每个项目；通过点击工作文件，用户可以快速瞬间进入另一个菜单，以浏览编辑数据和修改属性。

随着Leica Captivate系统的登陆，采用第五代ATRplus对全新徕卡全站和多站进行了优化。通过使用这些精密的仪器，提升了工作效率和速度，让用户可以直接锁定唯一目标而不受现场其他因素的影响。软件可适应任何环境，即使在最恶劣环境下也可提交精确定位，甚至是在视线受干扰被打断的情况下也可快速重新锁定。

通过Leica Infinity软件集成16位图像程序，便可在Leica Captivate系统平台上浏览高质量的基础图。这种30 cm，4段的地理参考图像可帮助用户通过可视化方式察看任何工地现场，为优化实时决策以提高生产效率、少出差错、减少现场往返旅程以及节省后续处理的时间提供了支撑。

Leica Captivate系统中经优化的Leica Infinity软件，通过支持新的现场软件而提高了工作效率。采用简单的用户接口，将多扫描结果组合创建信息丰富的界面，Leica InfinityV1.3软件提供了完美的工程概览。

Leica Infinity软件为多种计算机辅助设计以及建筑信息模型软件包的工程数据处理提供了多种方案，让制定决策更容易且更具有成本效益。

(张卓然朱晓红编译)

信息服务

长江设计院正式提交秘鲁水资源规划项目I.1阶段最终成果报告

秘鲁当地时间2016年5月18日，长江设计院向监理公司负责人Huber Vergara先生正式提交了秘鲁水资源规划项目I.1阶段最终成果报告。

该报告是在今年2月提交的报告第一稿的基础上，根据监理公司意见，并通过与秘鲁水务署、监理反复沟通，确定报告编写体系后修订定稿。提交的报告包含技术资料收集整理验证和数据库两项成果。其中，技术资料收集整理验证报告3363页，分为4卷：卷1，执行摘要与主报告；卷2，附图册；卷3，主报告附件1～10册；卷4，流域报告1～55册。数据库报告171页，包括主报告和使用手册。

秘鲁水资源规划项目I.1阶段自去年7月1日启动，在近1 a的时期内，长江设计院工程师走访了包括秘鲁农业部、水务署及其各级派出管理机构、大区政府及其特别项目部等多个政府和研究部门，开展了大量的实地调研工作，对秘鲁南部地区现有水资源开发利用资料进行了全面系统的收集整理和分析。此次成果报告的提交，标志着秘鲁规划项目第一阶段的顺利完成，为下一阶段水资源规划工作的开展打下了坚实的基础。

(本刊摘编)

收稿日期：2015-12-22

文章编号：1006-0081(2016)05-0027-03

中图法分类号：TV53

文献标志码：A