计算机仿真技术在水利工程中的应用研究

胡康 孙传标

摘 要：水利工程在施工过程中，由于其工序较多、工艺复杂且内容丰富，常常影响工程的施工进度，使用传统的方法难以进行合理的编制与直观描述。将计算机仿真技术应用到水里施工的进度计划编制之中，可以达到优化资源配置、提高水工管理水平以及合理安排施工进度等等非常实用的作用。

关键词：仿真技术;水利工程;应用研究

前言：

水利工程的建设与管理是一项非常庞大的工程，具有着使用大量人力物力、项目周期长以及投入资金较多等特点。

针对于水利工程的前期实验，传统方法是将工程比例缩小建立真实的物理模型，通过施加各种程度的水力来进行参数设计，虽然方法同样有效直观，但是存在着占地面的较大，资源浪费等缺点。使用二维的传统模型设计又无法直观的表达各种设计上的细节，无法流畅的进行讨论与交流合作。测试所得的数据、报表等难以适应现代施工的要求。

虚拟现实技术的发展与应用正好适应这种客观的求取，该项技术在水里工程建设方面具有着广阔的发展前景，为解决上述问题提供了全新的路径。其主要优势表现在：能够真实的表现出施工想要达到的真实地貌;实现在设计与建设之中多专业的协调与合作;为建成后的运行管理提供了可视化的平台，对于工程经济以及社会效益的宣传、生态环境的影响展示提供了良好的平台。

一、计算机仿真技术的特点

由于使用计算机仿真技术，可以快速的对于多种施工方案进行迅速且详细的比较与分析，可以节省大量的勘测时间以及人力物力，所以计算机仿真技术在水利工程的施工方面占据这绝对重要的作用。利用计算机可以进行超快速计算的特点，计算机仿真技术可以在极短的事件内模拟出若干个可以实际进行实施的工程方案，并且还可以在此基础之上，将施工之中可能遇到的问题、不理因素加以总结并给予相对应的解决方案进行参考，从而使得工程进展变得更加的快速有效，为高效率的开展水利工程建设奠定了坚实的基础。再有，计算机模拟仿真技术仅仅需要使用一部电脑一个软件就可以完成相应的工作设计及实验，不需要再投入大量的金钱与时间建立物理模型，在软件的购买方面，在购买了一个软件编程之后，可以长期的对于多个方案进行重复计算与模拟实验，软件的可重复使用性质也是物理模型所无法与之进行比较的，使用计算机仿真技术可以在水利工程方案的制作之中省去较多的经济投入，降低水利工程项目的投入成本。然后，使用计算机仿真模拟技术得到的施工方案，相比较于使用传统方法所获得的施工方案更加的具有可靠性，通过计算机进行数据分析与精密计算，能够成功体现水利施工项目建设后的仿真模型，且能够提前分析各种内外条件导致的施工影响因素，使工程建设阶段可以提前进行预防及避免。最后，计算机仿真技术的应用范围及其广泛，不仅仅是在水利工程建施工方案中可以发挥极大的作用，在其他同类型的建设项目当中以及医疗、航空、教育、军事、娱乐等方面都可以发挥出其强大的作用与实力。

二、计算机仿真模拟技术在施工中的应用

（一）施工场地布置系统的分析与设计

水利水电的工程施工是一个及其复杂的动态系统，各个环节之间相互关联、互相渗透、互相影响，其涉及到工程实施的各个方面。通过对于水利水电的施工特性以及各个内部环节的特性，可将水利水电的施工分解为两个子系统，也就是场地布置与工程施工。

随着工程施工的推进这两个子系统也同样跟随其进度进行向前推进，一直处于一个动态的变化过程。两者处于互相影响的关系，合理的场地布置使得工程施工按照计划进度进行可以轻易的如期完成工作计划;而工程施工进度的合理安排也可以使得场地布置工作变得更加的合理有序，不至于手忙脚乱。反之同样也会产生互相的负面影响，引发施工中不协调的现象发生，如果施工进度计划安排的不合理，就会导致施工场地发生拥塞的情况，极度的影响施工的下一步进展，甚至会因为场地的显示而影响到计划的正常执行，导致延误了工期甚至是停工现象的发生。

一旦破坏这两个子系统在施工过程中建立起来的平衡状态，就会发生在施工过程中的不协调情况。使用传统的数字计算方法进行规划，能够计算出其是否达到平衡，是否具有科学性，但是不能较为形象的反映出其在施工过程中的平衡过程。使用虚拟现实的仿真技术则可以对于这一方面进行有效的弥补，其可以完整的将施工开始到结束的平衡过程直接呈现给工程的决策者，如果在实际的施工过程中发生计划意外的事情导致不平衡的出现也可以及时的做出调整，虚拟现实仿真技术也可以在施工之前模拟操作，预测有可能发生的意外事件，提前给出解决方案，极大地提升了工程效率。

（二）虚拟现实仿真技术的演示与设计

根據水利水电的现场施工特点以及其地理信息技术的特性，可以将该系统分解为四个基础模块，也就是：数据采集、信息查询与检索、三维施工的动态演示以及应用模型。

该演示系统的主要功能也是给予上述四个基础模块来进行的。基于数据采集的模块，可以建立有效的数字地形图，以便于日后进行分析与讨论;基于信息查询与检索的模块，用户可以在数字地图模块建立的施工场地全貌图中点击某一处进行详细的查询，查询于该场地有关的各种信息，方便于日后的调查与讨论使用;基于三维施工场地动态岩石模块，可以有效的将施工场地以三维图形的动态方式显示在屏幕之中，同时将施工场地的各种动态信息，如文字、数字、温度、湿度等信息全部显示在大屏幕下方的信息框当中进行实时性的更新;基于应用模型模块，可以建立友好的人机界面，提高用户与虚拟现实仿真技术的交互体验，使得用户可以更加直观方便的使用该系统。

结语：

虚拟现实仿真技术在水利工程建设行业中具有着相当广阔的应用前景，可以为决策者提供更加快速、准确的信息与相应的技术上的支持，而且可以做到极快的反应与事先预测的能力。可以及时的对于整个工程项目的进程与突发事件的发生进行反应与计划调整，减少因为计划安排不当或因为各种内外突发事件发生而导致的误工、停工事件的发生。对于加强工程项目的管理、加快工程项目的施工进程以及减少工程项目的资金投入这方面起着至关重要的作用。

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