可视化仿真技术及其在水利水电工程中的应用研究

曾鹏

贵州润丰金源工程有限公司 贵州贵阳 550000

1 水利水电工程相关概述

由于水利水电工程涉及领域较多，是一项动态的复杂过程，不仅建设周期较长，而且有着很高的施工难度，因此施工单位在进行项目设计时，要充分考虑可能影响施工的各方面因素，对各环节加强施工质量管理，提高工作效率。施工单位首先要进行科学完善的施工方案设计，要明确具体的施工方法和施工设备；其次，要利用完善的信息化系统对复杂的施工环境进行全面分析，避免在施工过程中受到一些因素的干扰[1]。因此，对于水利水电工程施工来说，如果能够事先对施工要素进行分析和预测，以详细的数据分析为基础，能够有效的提升项目的建设质量。通过引入可视化仿真技术，能够满足信贷水利水电工程的建设需要。

可视仿真技术以计算机技术为核心，融合了电子、机械等各领域的相关技术，能够为水利水电施工人员提供全新的技术支撑，技术人员能够利用三维模型来对工程进行有效的把控。从上个世纪80年代，我国就开始了可视化仿真技术的研究，尤其是在水利水电工程施工领域，取得了一定的研究、实践成果。最近几年，借助计算机技术将可视化仿真技术进行补充和完善，有效地推动了我国水利水电工程建设行业的快速发展。

2 可视化仿真技术的相关概述

所谓的可视化仿真技术，是将计算机技术与系统技术进行结合，形成的一种新型防真技术。该技术采取图像分析的方式，能够对工程进行全方位的数据采集分析和处理，并且具有很强的可视化功能，能够高效、快捷的对工程进行数字建模。施工单位的技术人员利用可视化技术，能够建立起详细、准确的工程模型，通过对模型进行功能模块的设计，可以有效的提高项目施工的科学性和规范性。该技术为操作人员提供了完善的人机交互界面，形成完整的仿真任务，实现了计算过程可视化、仿真建模过程可视化和仿真结果的可视化。可视化仿真理论包括图形辅助仿真计算方法、全过程动态仿真理论，GIS的三维动态演示方法、基于GIS三维动态数字模型构造方法、仿真计算过程可视化技术等，在我国工程建设领域发挥着越来越重要的优势作用。

3 可视化仿真技术在水利水电工程施工中的应用

3.1 在混凝土坝浇筑中的应用

通常情况下，水利水电工程施工单位在进行混凝土坝施工过程中，需要对混凝土坝的坝体进行浇筑，按照以往的施工方式，难以充分发挥施工机械的性能，施工质量也难以保障。因此在引入可视化仿真技术后，技术人员能够对混凝土坝浇筑过程进行全过程的动态仿真，能够对浇筑块、施工温度、浇筑设备进行相应的分析和控制，加强对微观因素的质量把控。技术人员能够根据项目的施工方案和环境的施工特点，优化施工工艺，最大程度上发挥施工机械的性能。通过分析比较，采取最完善的施工方案进行项目施工，保证施工计划能够顺利进行。并且水利水电工程混凝土浇筑仿真系统能够跟GIS技术进行结合，有效的呈现出现场的施工状态。技术人员通过建立相应的数字模型，及时更新工程的数据参数，从而对水利水电工程的施工工作进行动态的把控，及时了解到项目施工过程中存在的不规范、不完善的地方，并有效的解决，将复杂的动态过程进行可视化，提高了现场施工管理的效率[2]。

3.2 在土石坝施工中的应用

目前很多国家在进行土石坝施工过程中，都在积极探索可视化仿真技术的应用方式，以此来解决现场施工过程中土石料场、运输机械的调度问题，节省人力成本，提高资源使用效率，保证项目的建设质量。技术人员在利用可视化仿真技术进行土石坝施工时，首先应当遵循总调度费最节省的原则，要对现场施工环境各要素进行分析，根据施工计划，将工序分为若干个时间段，确定每一个时间段具体的施工材料和施工设备，并进行相应的编号。利用可视化仿真技术对施工项目进行分析和处理，确定最佳的资源调度方案，解决好资源排队等待的问题。技术人员要计算不同设备的使用情况，保证机械设备的利用率和现场施工密度，确定最佳的施工组织部署。与混凝土坝浇筑施工类似，土石坝施工也需要进行动态的信息更新，保证技术人员能够对全过程进行质量把控[3]。

3.3 在地下洞室施工中的应用

地下洞室施工通道少，高差大，施工强度高，条件复杂，又常涉及到钻孔、爆破、出渣等问题，每道工序的作业时间多是随机的，容易产生随机排队现象而影响其它作业。另外，施工通道纵横交错，很难用断面图描绘，单靠传统的施工方法，很难确定合理的施工机械设备配套方案，制定合理的施工进度计划和施工组织设计方案，难以全面、快速、准确地掌握施工全过程。利用GIS功能，对施工过程的各要素进行准确的录入，建立起相应的数据库，技术人员可以根据施工管理需要，及时调用数据库信息，显示出施工过程的动态情况。

4 结语

可视化仿真技术在水利水电工程施工中得到了比较成功的应用，已逐渐成为一种趋势，它使水利水电工程设计向数字化、可视化和智能化方面发展取得了开拓性的进步，极大地提高了水利水电工程设计与管理的现代化水平，也获得了较好的经济效益和社会效益。在当前时代下，需要水利水电工程的施工单位充分发挥可视化仿真技术的应用优势，加强对施工过程各要素的质量控制，优化可视化仿真技术的应用途径，从而提高水利水电工程的施工水平，促进我国社会主义现代化事业的不断发展，保障人们的用水用电需求。