洪玲

（河南省信陽市鲇魚山水庫管理局，河南 信陽 465350）

水利工程是為消除水害和開發(fā)利用大自然的水資源而修建的一些工程。如果按其服務的對象可以分為農(nóng)田水利工程、防洪工程、航道和港口工程、環(huán)境水利工程、供水和排水工程、水力發(fā)電工程、海涂圍墾工程等。這些工程，也可同時為灌溉、供水、防洪、發(fā)電等多種目標服務的水利工程，這也稱為綜合利用水利工程。一般水利工程都需要修建壩、堤、溢洪道、水閘、進水口、渠道、渡漕、筏道、魚道等不同類型的建筑物，以實現(xiàn)管水治水的目標。水利工程與其他工程相比，具有如下特點：第一，水利工程一般規(guī)模大，投資多，技術復雜，工期較長。第二，影響面廣。水利工程規(guī)劃是流域規(guī)劃或地區(qū)水利規(guī)劃的組成部分，而一項水利工程的興建，對其周圍地區(qū)的環(huán)境將產(chǎn)生很大的影響，既有興利除害有利的一面，又有淹沒、浸沒、移民、遷建等不利的一面。為此，制定水利工程規(guī)劃，必須從流域或地區(qū)的全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，以期減免不利影響，收到經(jīng)濟、社會和環(huán)境的最佳效果。

對于位于大河流的水利水電工程，其施工條件復雜且困難。施工導流控制關鍵能影響到整個項目的建設。其建設內(nèi)部組件之間的分流關系是復雜的。施工導流控制過程是一個復雜的隨機和動態(tài)過程。它是一種半結構化的問題，這是通過純粹的數(shù)學模型很難解決的。然而，模擬方法提供了實用的分析技術來處理這些關鍵問題，具有研究價值。

1 施工導流分析控制系統(tǒng)的簡介

施工導流控制液壓是一個復雜的動態(tài)工程系統(tǒng)項目。據(jù)其動態(tài)特性和所有內(nèi)部元素的屬性，整個系統(tǒng)可分為導流子系統(tǒng)，主要建筑物管理子系統(tǒng)和不斷變化的之三流子系統(tǒng)。這三個子系統(tǒng)抑制和與對方聯(lián)系。一方面，分流相應的分流標準的條件每個時期確定的施工工藝轉移和主要建筑物。另一方面，施工工藝的建筑物也影響導流建筑物的計劃和分流的危機的每個時期。一旦上述約束關系摧毀，必定會導致很大的風險，甚至失敗的施工導流。

所有的施工導流方案的部分和大壩圍堰的施工進度在整個引水動態(tài)，以及它們的邏輯關系是極其復雜的。為了簡化施工導流系統(tǒng)的建模，在復雜的關系模型中區(qū)分開主要建筑物之間的約束關系，以及分流建筑物和水流量之間的關系。模型的每個部分都有其特殊功能和相應的屬性信息。

同時，根據(jù)信息的媒體功能，分流計劃，施工進度和流量控制集成等因素。然后，一個復雜的系統(tǒng)成為一個相互關聯(lián)和同步的系統(tǒng)。在整個系統(tǒng)，我們不僅可以提取每個子系統(tǒng)從局部把握其特殊的動態(tài)過程細節(jié)，也通過分析相互關系整個轉移過程。然后建設過程可以統(tǒng)一控制，并改道在任何信息的時候，方便人們直觀的了解整個過程。

2 施工導流分析控制系統(tǒng)的設計思想

針對各種可能的線性或非線性鏈接關系構成一個系統(tǒng)的仿真框圖，框圖的輸入和輸出確定出協(xié)調(diào)參數(shù)之間的不同鏈接關系。相應的仿真程序根據(jù)數(shù)學模型的開發(fā)聯(lián)系。此外，動態(tài)仿真模型是CON結構的輸入端和輸出端，以及數(shù)字模擬是實現(xiàn)端。這種框圖設計思想，這里稱之為框圖模擬方法。

對于一個動態(tài)系統(tǒng)的任何一個環(huán)節(jié)或子系統(tǒng)，它可以用一個框圖來代表它。在狀態(tài)空間模型中，一個環(huán)節(jié)由三個基本要素構成：輸入變量，狀態(tài)變量和輸出變量，如圖1所示。

圖1 框圖設計思想總體構架圖

輸出變量的函數(shù)由輸入變量、采樣時間和狀態(tài)變量等參數(shù)來決定。其數(shù)學關系如下：

對于一個純粹的連續(xù)或離散的聯(lián)系，公式中（1）-（3）顯示輸出變量 y，連續(xù)狀態(tài)的關系變量x和采樣離散狀態(tài)變量x，其中c,d,t表示時間點，狀態(tài)變量x和輸入變量u，表示對應時間點的參數(shù)量。公式（4）表示狀態(tài)變量的連續(xù)以及離散之和變量。連接到鏈接框圖通過適當?shù)妮斎牒拖到y(tǒng)的仿真模型輸出變量，這是模擬的基礎模型。

3 三維動態(tài)可視化施工導流的仿真

施工導流控制動態(tài)模擬系統(tǒng)的目的，是模擬系統(tǒng)以用于檢查是否當前定義的計劃方案與施工進度相匹配以及控股排水的臨時用水建筑物，并觀察在三個協(xié)調(diào)分流子系統(tǒng)。它將建設提供有效的規(guī)劃管理和決策分流系統(tǒng)。此外，大量的圖形和數(shù)據(jù)信息涉及在施工中的設計和施工管理等多方面的因素，如設計該項目的地質和水文條件等。如何將信息的使用效率和直觀性是提高設計和施工管理水平的關鍵。因此，實現(xiàn)可視化仿真與優(yōu)化分析整個施工導流動態(tài)控制系統(tǒng)，具有重大的現(xiàn)實意義。

據(jù)施工導流系統(tǒng)的分析，主要建筑，引水建設物體和動態(tài)流量構成施工導流控制的全過程，這些是其主要三方面的因素。動態(tài)仿真的設計思路如圖2所示。

根據(jù)圖2所示的軟件設計流程圖，利用Visual C++6.0和MATLAB 2009在Windows XP3下實現(xiàn)了軟件界面如圖3所示。

圖2 動態(tài)模擬軟件實現(xiàn)流程圖

圖3 軟件操作界面窗口

結論

利用現(xiàn)有的科技方法，通過計算機來軟件仿真實現(xiàn)水利工程的管理，具有方便、快捷、直觀、科學的優(yōu)點。利用該仿真系統(tǒng)，在2011年，一年一度的圍堰外河已被拆掉，如果電力站圍堰外的河流可以抵御洪水最上面的關注。然后，模擬計算90%的保證率，結果表明，圍堰的水必須達到12.347米。這是與實物是一致的情況下，使得該年安全的度過了汛期。因此，利用計算機仿真來實現(xiàn)水利工程的管理，模擬的結果符合實際的情況。該軟件平臺提供了新的理論原則和分析的技術措施，解決了在復雜的水利水電工程條件，控制施工導流中遇到的問題。

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