李曉東

(臨沂市水利水電工程建設(shè)監(jiān)理中心，山東 臨沂 276000)

社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動了我國水利水電建設(shè)工程的建設(shè)與發(fā)展，水利水電工程作為中國農(nóng)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展的基礎(chǔ)，也越來越受到政府和社會各行各界的重視關(guān)注[1]。在國家水利水電工程的建設(shè)開發(fā)過程中，質(zhì)量管控是水利水電工程建設(shè)階段最核心的內(nèi)容，我國在水利水電建設(shè)工程管理過程中，施工規(guī)劃計劃起著非常關(guān)鍵的作用和指導(dǎo)意義，科學(xué)的建設(shè)施工計劃對提高水利水電建設(shè)工程的質(zhì)量和效率都起著關(guān)鍵的作用[2]。由于水利水電工程的建設(shè)程序繁多復(fù)雜、工作周期長以及規(guī)模大，為了確保水利水電建設(shè)工程管理質(zhì)量，要設(shè)置合理的建設(shè)施工計劃和方案，以便為接下來的工程建設(shè)打下扎實的基礎(chǔ)，并對水利水電工程建設(shè)管理中施工方案進(jìn)行規(guī)范，給水利水電工程建設(shè)做出正確的引領(lǐng)，保證建設(shè)工程的質(zhì)量。

1 水利水電工程建設(shè)管理中施工規(guī)劃

1.1 水利水電工程建設(shè)管理體系

水利水電工程的建設(shè)易受到外部環(huán)境、周邊地質(zhì)條件以及施工設(shè)備等諸多因素影響，水利水電施工過程建設(shè)過程中具有的隨機(jī)性和不確定性，影響了水利水電工程建設(shè)進(jìn)度和安全，傳統(tǒng)單一的建設(shè)經(jīng)驗?zāi)Ｊ诫y以滿足施工安排、高效的建設(shè)需求，其施工規(guī)劃管理效果也較差[3]。基于以上問題對水利水電工程建設(shè)管理中施工規(guī)劃方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。提出了一套在水利水電建設(shè)工程中具有普適性的分段規(guī)劃設(shè)計施工仿真模擬的架構(gòu)體系，深入研究和分析了我國現(xiàn)階段水利水電工程所需要的專業(yè)技能方法、基本規(guī)劃原理和專業(yè)建設(shè)技術(shù)，并對水利水電工程的建設(shè)管理中分目標(biāo)項目規(guī)劃方法進(jìn)行優(yōu)化[4]。針對水利水電工程施工管理對象的分類標(biāo)準(zhǔn)，以及建設(shè)施工管理全過程建立響應(yīng)的動態(tài)仿真模型，利用三維可視化仿真技術(shù)進(jìn)行模擬規(guī)劃，具體的水利水電建設(shè)工程分目標(biāo)計劃階段施工仿真模擬的總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 施工仿真模擬總架構(gòu)

根據(jù)施工仿真模擬總架構(gòu)，對水利水電工程的原始周邊地質(zhì)數(shù)據(jù)信息、最初的分目標(biāo)計劃方案以及與之相對應(yīng)的建設(shè)工程施工設(shè)計數(shù)據(jù)，具體采用三維管理技術(shù)和分目標(biāo)規(guī)劃手段來將施工仿真模擬對象進(jìn)行分類，再利用施工過程的動態(tài)仿真模擬技術(shù)和三維立體可視化仿真模擬技術(shù)分別對施工建設(shè)的分目標(biāo)主體結(jié)構(gòu)工程和總體系架構(gòu)進(jìn)行施工全過程的仿真模擬計算、方案評估以及實施方案優(yōu)化分析，最終獲取施工優(yōu)化的分目標(biāo)方案[5]。施工仿真模擬總架構(gòu)的核心主要是對施工管理項目的分目標(biāo)施工仿真模擬技術(shù)和框架優(yōu)化設(shè)計方法進(jìn)行研究，以水利水電工程建設(shè)管理分目標(biāo)方案中的主體施工工程為建設(shè)主線，再通過施工仿真技術(shù)對水利水電工程建設(shè)情況進(jìn)行優(yōu)化分析與評估，采用傳統(tǒng)水利工程施工管理技術(shù)理論和三維模擬方法進(jìn)行分目標(biāo)的計劃，針對水利水電工程建設(shè)管理對象及相關(guān)規(guī)范，對信息規(guī)劃管理步驟進(jìn)行規(guī)范，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 工程管理信息規(guī)劃管理步驟

根據(jù)以上步驟可以發(fā)現(xiàn)，工程管理信息規(guī)劃管理的影響因素信息之間存在相互約束的特性，同時又各自獨(dú)立，有著十分復(fù)雜的邏輯關(guān)系[6]。為達(dá)到分目標(biāo)計劃，除了需要按照原有建設(shè)施工設(shè)計組織進(jìn)行必要的研究、討論和對比，還需根據(jù)建設(shè)施工模擬仿真技術(shù)來針對各項工作的關(guān)系進(jìn)行持續(xù)的測算、仿真模擬以及后續(xù)的協(xié)調(diào)優(yōu)化。

1.2 水利水電工程建設(shè)規(guī)劃算法

基于不同的水利水電工程建設(shè)規(guī)劃過程及研究對象特征信息進(jìn)行研究，最終確定了水利水電工程建設(shè)分目標(biāo)的管理和計劃方法，通過針對研究管理對象進(jìn)行仿真模擬，對水利水電建設(shè)工程施工規(guī)劃主要特征進(jìn)行采集，具體采集內(nèi)容包括：水利水電工程導(dǎo)流施工、水利水電工程大壩施工、水利水電工程地下廠房施工等主體信息，并對水利水電工程和場地內(nèi)交通運(yùn)輸樞紐系統(tǒng)、建設(shè)總布置這兩大主體影響系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化管理[7]。對水利水電各項影響內(nèi)容及相關(guān)影響因素信息采集和管理體系進(jìn)行規(guī)范，具體實施對象如圖3所示。

圖3 水利水電工程建設(shè)規(guī)劃影響因素管理體系

在進(jìn)行水利水電工程建設(shè)規(guī)劃影響因素的采集和管理過程中，需要針對實際的仿真模擬與建模的過程當(dāng)中均存在共同的信息數(shù)據(jù)庫和屬性庫，根據(jù)以上特點進(jìn)行模擬，來獲取建設(shè)工程的動態(tài)變化信息，同時結(jié)合已經(jīng)存在的三維立體數(shù)據(jù)模型，建立時空數(shù)字體系[8]。

對水利水電工程建設(shè)管理進(jìn)行模擬仿真，可得到特征離散數(shù)據(jù)，按照時、天、周、月等時間單位對工程施工進(jìn)度進(jìn)行記錄，隨機(jī)選擇兩個建筑信息觀察點進(jìn)行研究，設(shè)第一個建筑區(qū)域特征觀察點的特征向量記為L，且L和第二個特征向量M處于建筑分割線兩邊，結(jié)合揚(yáng)塵擴(kuò)散原理對建筑施工分割函數(shù)進(jìn)行計算，設(shè)X是建筑影響因素的特征矩陣，則建筑施工分割函數(shù)算法如下：

(1)

施工管理研究點的特征向數(shù)量為L′，且L′位于水利工程建筑的分割線H上，則

L′H-A=0

(2)

可進(jìn)一步推出

(3)

若k為W上所有的信息特征交點集合；n表示建筑分割線上所有特征交點的基礎(chǔ)矩陣[9]，則建筑基礎(chǔ)特征矩陣如下：

R=?logW-A(k+n)

(4)

根據(jù)上述算法進(jìn)一步對建筑的觀察特征點的規(guī)范常數(shù)值Q和普通數(shù)值P進(jìn)行規(guī)范。通過雙向曲線的規(guī)律對水利水電工程建設(shè)管理規(guī)范數(shù)值進(jìn)行呈現(xiàn)，相關(guān)計算方法如下所示:

(5)

若將ti時刻所具體對應(yīng)的建筑管理數(shù)值假設(shè)為ai，在t0時刻的建筑管理消耗數(shù)值為a0，f為水利水電工程建設(shè)工程管理和規(guī)劃過程中的標(biāo)準(zhǔn)荷載數(shù)值，對傳統(tǒng)較為頻繁的計算方法進(jìn)行優(yōu)化，如果P是水利工程建設(shè)過程中的下沉參數(shù)值，利用上述計算方法對水利工程建設(shè)過程中的檢驗誤差數(shù)值進(jìn)行計算，具體算法如下：

(6)

結(jié)合上述算法對較為準(zhǔn)確的水利水電工程管理規(guī)劃的誤差數(shù)值進(jìn)行計算，以便進(jìn)行參考，并進(jìn)一步套用到仿真模擬體系當(dāng)中，得到工程管理進(jìn)度、相應(yīng)建筑物的外觀形態(tài)以及具體特征屬性等，最后得到建設(shè)工程施工體系當(dāng)中各個分部環(huán)節(jié)的某一個工程建筑管理的動態(tài)模塊i對應(yīng)的隨機(jī)元素j的影響度數(shù)值，多建筑規(guī)劃規(guī)范區(qū)域范圍為vi(t)，則建設(shè)工程整體管理參數(shù)算法可以表示為:

(7)

基于以上算法對水利電力工程建設(shè)管理方案及施工規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范，保證水利電力工程的合理設(shè)計[10]。

1.3 水利水電工程建設(shè)規(guī)劃的實現(xiàn)

基于上述算法進(jìn)一步對水利水電工程建設(shè)規(guī)劃方法進(jìn)行優(yōu)化，在水利水電工程特征信息的規(guī)劃管理和動態(tài)建設(shè)施工中，需要對工程建設(shè)時間數(shù)據(jù)信息、建筑的隨機(jī)元素的幾何外形進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃[11]。隨著時間的改變，水利水電工程建筑自身也受到多種因素的影響，從而發(fā)生改變，把建設(shè)工程施工過程中的任意隨機(jī)時刻的全部外觀面貌都存儲在水利水電工程建設(shè)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫里，并且和其建立一一對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)關(guān)系，以便在進(jìn)行三維仿真演示時，可以有效地按照時間管理的履行順序來進(jìn)行水利水電工程建設(shè)規(guī)劃的具體數(shù)據(jù)讀取，并及時修改相對應(yīng)的誤差信息，不斷修改繪圖向量對應(yīng)的特征屬性信息，給水利水電工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行賦值，持續(xù)進(jìn)行刷屏顯示圖像，如此就實現(xiàn)了水利水電工程整體建設(shè)工程的三維立體外觀，對水利水電工程建設(shè)規(guī)劃數(shù)據(jù)信息的動態(tài)變化進(jìn)行采集和展示[12]，具體的顯示流程如圖4所示。

圖4 水利水電工程信息展示方法優(yōu)化

進(jìn)一步引用三維立體動態(tài)技術(shù)，模擬仿真水利水電工程建設(shè)的全過程，以數(shù)據(jù)信息的直觀可視化管理數(shù)值為起始點，模擬仿真全部經(jīng)過，并且對正在變化著的建設(shè)施工管理特征數(shù)值進(jìn)行描述，是為了顯示出體系動態(tài)變化的全過程，使其特征行為變化的顯示更加具體準(zhǔn)確，以便提高掌握整個體系變化意識形態(tài)的速度[13]。具體的水利水電工程信息管理結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 水利水電工程信息管理結(jié)構(gòu)

由于在水利水電工程中建設(shè)施工和管理規(guī)劃的操作中，需要考慮到導(dǎo)體流的引流處理，對工程防身建筑排水規(guī)劃以及大壩和周圍巖石施工進(jìn)度等相關(guān)信息變化情況進(jìn)行采集和判斷，并對其間復(fù)雜的邏輯關(guān)系進(jìn)行整理，為了簡化規(guī)劃方法，進(jìn)行了體系模擬仿真建模，基于復(fù)雜可變系統(tǒng)的分解控制協(xié)調(diào)原理，構(gòu)建了包括主體工程在內(nèi)的施工過程管理子系統(tǒng)、臨時防泄水的建筑施工子系統(tǒng)和導(dǎo)流系統(tǒng)的兩層結(jié)構(gòu)施工子系統(tǒng)，進(jìn)一步對水利水電工程導(dǎo)流信息管理數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的三維立體動態(tài)模擬模型，并對相關(guān)信息進(jìn)行規(guī)范，具體規(guī)劃步驟如圖6所示。

圖6 水利水電工程建設(shè)管理規(guī)劃步驟

設(shè)定工程信息規(guī)范方案仿真模擬處于初始時刻，記為T，則從這個起始點開始，每推進(jìn)一個時刻長度，就對這個體系當(dāng)中的所有組合模塊的活動狀態(tài)進(jìn)行對比觀察和規(guī)劃分析，從而更好地反映規(guī)劃過程中建筑施工內(nèi)部數(shù)據(jù)流的動態(tài)流動過程。施工導(dǎo)流規(guī)劃管理的詳細(xì)數(shù)據(jù)流向如圖7所示。

圖7 施工導(dǎo)流規(guī)劃管理

基于以上步驟可有效實現(xiàn)對水利水電工程建設(shè)管理中施工規(guī)劃的設(shè)計和研究，保證水利水電工程的安全性和有效性。

2 實驗結(jié)果分析

為驗證水利水電工程建設(shè)管理中施工規(guī)劃的設(shè)計效果，結(jié)合傳統(tǒng)規(guī)劃方案運(yùn)行效果進(jìn)行了對比檢測，為保障實驗結(jié)果真實有效，對實驗環(huán)境和實驗參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范。

2.1 試驗環(huán)境

針對某城市水利水電工程建設(shè)情況進(jìn)行跟蹤調(diào)查，并對建筑施工數(shù)值進(jìn)行規(guī)范，具體參數(shù)見表1。

表1 實驗參數(shù)設(shè)置

根據(jù)上述的實驗參數(shù)進(jìn)行對比檢測。

2.2 實驗結(jié)果

為方便觀察檢測結(jié)果，對實驗檢測曲線進(jìn)行記錄，將傳統(tǒng)檢測結(jié)果記為B，將本文檢測結(jié)果記為A，具體檢測結(jié)果如圖8所示。

圖8 對比實驗檢測結(jié)果

2.3 實驗結(jié)論

觀察上述實驗檢測結(jié)果可知，相對于傳統(tǒng)檢測曲線而言，本文檢測曲線有效性明顯有所提高，由此證實，水利水電建設(shè)管理施工規(guī)劃設(shè)計具有更高的合理性，可以促進(jìn)水利水電工程發(fā)展，保證水利水電工程施工安全[14]。

3 結(jié)語

在進(jìn)行水利水電建設(shè)工程管理計劃的過程中，要加強(qiáng)對設(shè)計整體施工規(guī)劃的重視，做好施工計劃，并且對建設(shè)過程進(jìn)行高效的管理，從根本上確保水利水電建設(shè)工程的施工質(zhì)量和效率，進(jìn)而促進(jìn)中國水利水電建設(shè)工程的發(fā)展。