余曉霞

(九江市水利局，江西 九江 332000)

水利建設(shè)作為中國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施為國(guó)民經(jīng)濟(jì)總值的持續(xù)增長(zhǎng)以及社會(huì)的和諧發(fā)展發(fā)揮了關(guān)鍵作用。為了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)水利建設(shè)的電能，完成水資源的合理配置以及增強(qiáng)我國(guó)抗洪減災(zāi)系統(tǒng)的需求[1]，中國(guó)還需要進(jìn)一步修建一系列的水利建設(shè)工程，這就需要投入巨大的社會(huì)資金。為了科學(xué)地使用以及節(jié)約社會(huì)經(jīng)費(fèi)，保障水利建設(shè)的快速、有效地發(fā)展，水利建設(shè)和設(shè)計(jì)階段的經(jīng)費(fèi)分析與優(yōu)化是非常有必要的。以全壽命周期以內(nèi)的總經(jīng)費(fèi)作為最低資金使用目標(biāo)，以在全壽命周期以內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性與界面尺寸大小為約束條件，使用一定的技術(shù)手段對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，最后在水利工程建設(shè)方案內(nèi)的水工專業(yè)維修的經(jīng)濟(jì)性與安全性之間探尋到最佳的設(shè)計(jì)內(nèi)容[2]。

1 維修成本技術(shù)模型設(shè)計(jì)

由于水利工程的經(jīng)費(fèi)投資成本極其巨大，在國(guó)家“十五”計(jì)劃期間，國(guó)內(nèi)水利建設(shè)工程累計(jì)固定資金投資成本在3925億元，相當(dāng)于我國(guó)1949—2017年全國(guó)水利固定經(jīng)費(fèi)投入成本的總額。為了在水利工程設(shè)計(jì)方案的水工結(jié)構(gòu)維修成本方面引進(jìn)更加合理有效的設(shè)計(jì)概念，從水利工程的一系列長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)出發(fā)，在水工結(jié)構(gòu)維修的經(jīng)濟(jì)性與安全性之間探索到最佳的設(shè)計(jì)內(nèi)容，以確保水工建設(shè)安全、健康發(fā)展，其標(biāo)準(zhǔn)化模型見(jiàn)圖1。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)化模型

2 管理處理與信息集成——以輸水隧洞為例

水利輸水隧洞中全壽命周期需要跨越幾十年甚至上百年的時(shí)間，期間過(guò)程的復(fù)雜和漫長(zhǎng)可想而知，除了需要根據(jù)中國(guó)水利建設(shè)環(huán)節(jié)的主要目標(biāo)劃分成決策管理、實(shí)施管理(建設(shè)周期)、運(yùn)作管理以外，這期間還需要進(jìn)一步詳細(xì)劃分為不同的時(shí)段，每一個(gè)時(shí)段的投資經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目也十分復(fù)雜，需要使用編程專用代碼[3]，并根據(jù)目標(biāo)不同的部位在不同的時(shí)段內(nèi)對(duì)信息進(jìn)行集成、輸入程序，組織管理與信息集成的工作難度與時(shí)間跨度都極大。工程本身的全壽命周期管理組織必須從源頭的項(xiàng)目管理開(kāi)始，對(duì)有關(guān)決策階段進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，并最晚在維修項(xiàng)目正式施工建設(shè)以前就完成。該組織要充分意識(shí)到利用當(dāng)代信息化手段必要，明確具體分工，及時(shí)獲取有效信息組成，并即時(shí)進(jìn)行科學(xué)合理地分析，為水工結(jié)構(gòu)維修技術(shù)模型的分段工作管理提供最基本的前提條件，能夠最大限度地合理控制經(jīng)費(fèi)的支出與使用[4]。

水工維修隧洞中的全壽命周期包括立項(xiàng)、專業(yè)設(shè)計(jì)、施工、投入應(yīng)用等幾個(gè)程序，直到最后的報(bào)廢等階段，全過(guò)程時(shí)間跨度高達(dá)40～120 a，這期間投入的經(jīng)費(fèi)成本項(xiàng)目就變得十分復(fù)雜和困難，經(jīng)費(fèi)投入成本的總額也會(huì)變得極其高，這就需要進(jìn)行一定程度和范圍的規(guī)劃處理，緊緊抓住這期間的主要矛盾進(jìn)行立項(xiàng)分析和解決。另一方面，水工結(jié)構(gòu)維修隧洞通常將其作為水利施工建設(shè)方程的某一部分存在[5]。在項(xiàng)目立項(xiàng)之前，單位管理者就需要委托具備高資格、高標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)單位對(duì)項(xiàng)目投資施工的必要性和可行性進(jìn)行科學(xué)合理的驗(yàn)證，并決定投入有關(guān)的經(jīng)費(fèi)額度。

在設(shè)計(jì)建設(shè)項(xiàng)目方案的時(shí)候，其主要根據(jù)就是按照搜集到的相關(guān)資料展開(kāi)一系列的涉及到水工結(jié)構(gòu)維修的規(guī)模(包括具體輸水量)、工程級(jí)別、隧道線路、地質(zhì)環(huán)境、結(jié)構(gòu)大小、水力環(huán)境、施工管理單位、工程建設(shè)方案、投資額度預(yù)估以及最終結(jié)果評(píng)估等立項(xiàng)分析工作，著重在檢驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)的必要性上面。本階段工作內(nèi)容通常狀況下是不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件進(jìn)行勘探和檢測(cè)的，主要工作重點(diǎn)集中在各個(gè)學(xué)科的全面性研究驗(yàn)證方面，所以經(jīng)費(fèi)投入方面還是存在一定限制的。在設(shè)計(jì)其可行性報(bào)告的時(shí)候，要按照國(guó)家批準(zhǔn)的項(xiàng)目規(guī)劃書(shū)進(jìn)行投入和使用，深度開(kāi)展和維修管理相關(guān)的專業(yè)分析內(nèi)容上，著重論述項(xiàng)目建設(shè)方案的必要性和科學(xué)性。本階段工作的設(shè)置涉及到水工結(jié)構(gòu)維修的進(jìn)洞環(huán)境、成洞條件、地質(zhì)水文條件等需要現(xiàn)場(chǎng)初步勘察的地質(zhì)工作內(nèi)容，必要的時(shí)候還需要展開(kāi)有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)材料的檢驗(yàn)工作，并對(duì)相關(guān)技術(shù)重點(diǎn)進(jìn)行專項(xiàng)研究，所以投入的經(jīng)費(fèi)成本相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較高。同時(shí)，因?yàn)轫?xiàng)目研究的科學(xué)性報(bào)告對(duì)于項(xiàng)目的立項(xiàng)和建設(shè)也是十分關(guān)鍵的，一般建設(shè)單位的管理方在咨詢方案建設(shè)內(nèi)容上能夠委托其他相同條件或高級(jí)別咨詢單位進(jìn)行進(jìn)一步審核，并就有關(guān)技術(shù)問(wèn)題等提出規(guī)劃思路。實(shí)施步驟見(jiàn)圖2。

圖2 全壽命周期費(fèi)用分析方法實(shí)施步驟

3 模型構(gòu)建的采樣控制

水工結(jié)構(gòu)維修技術(shù)模型的復(fù)合界面是利用全壽命周期的特性對(duì)相關(guān)模型進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換的有效通道，信息轉(zhuǎn)換的時(shí)間周期會(huì)間接影響到技術(shù)模型的穩(wěn)固與否。影響信息轉(zhuǎn)換周期的因素主要是數(shù)學(xué)模型計(jì)算周期與作用力模型的模擬實(shí)習(xí)與速度控制等。數(shù)學(xué)模型計(jì)算周期的相關(guān)問(wèn)題己經(jīng)作過(guò)一定程度的分析，這里主要是以圣·勞倫斯河的復(fù)合理念為例進(jìn)行物理模型的抽樣檢測(cè)與控制。

在物理模型的上方設(shè)置水位儀器，用來(lái)檢測(cè)隧道具體水位將其傳輸?shù)剿そY(jié)構(gòu)維修方案內(nèi)容中，將對(duì)此進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的操作儀器，作為數(shù)值復(fù)合界面的計(jì)算基礎(chǔ)[6]。通過(guò)數(shù)值計(jì)算出復(fù)合界面上的具體數(shù)值將傳輸?shù)轿锢砟Ｐ偷目刂苾x器內(nèi)部。在技術(shù)模型的上方界面裝有平頂堰來(lái)對(duì)數(shù)值大小進(jìn)行控制，下方界面需要使用單向可調(diào)節(jié)潛水泵即時(shí)模擬水道變化趨勢(shì)。上下界面的控制主要是由技術(shù)模型的控制儀器來(lái)完成。在復(fù)合界面上的抽樣檢測(cè)與控制是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)水工結(jié)構(gòu)維修技術(shù)模型界面上水位變化的數(shù)據(jù)信息搜集以及水量設(shè)備的控制來(lái)說(shuō)的，再將搜集到的數(shù)據(jù)信息提供給水工結(jié)構(gòu)維修技術(shù)模型，作為其界面控制的基礎(chǔ)條件；控制則主要是按照數(shù)學(xué)模型的最終結(jié)果進(jìn)行的，將數(shù)學(xué)模型運(yùn)算得出的界面經(jīng)過(guò)的水流量數(shù)值提供給模型，作為其界面成型條件。控制周期越長(zhǎng)，模型的即時(shí)跟蹤效果就越完美。選擇適宜的控制周期，第一步需要做的就是需要明確掌握一個(gè)控制周期內(nèi)維修技術(shù)模型必須完成的內(nèi)容。在一個(gè)控制周期內(nèi)，維修技術(shù)模型需要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容包括：對(duì)復(fù)合界面處具體水位高度的測(cè)量、對(duì)高度進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換、并將轉(zhuǎn)換方案實(shí)時(shí)儲(chǔ)存、將高速數(shù)值輸進(jìn)維修技術(shù)模型內(nèi)部，并由數(shù)學(xué)模型運(yùn)算出下一個(gè)控制周期內(nèi)復(fù)合界面處的水量。按照數(shù)值將這些具體參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，使控制周期內(nèi)的設(shè)置時(shí)刻居于最新位置。

4 優(yōu)先排序模塊的設(shè)計(jì)

該模型的主要性能是對(duì)水工結(jié)構(gòu)維修進(jìn)行一定級(jí)別的排序，以板塊在整個(gè)壽命周期內(nèi)的安全性和可靠尺寸為約束，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化排序?？购閾岆U(xiǎn)后維護(hù)的級(jí)別是根據(jù)工程種類排列的，依照次序按開(kāi)閘、防洪、阻險(xiǎn)、控制、其他類別工程的順序。此模塊是模型上方最為關(guān)鍵的方案內(nèi)容處理構(gòu)件，間接決定表現(xiàn)于用戶的體系業(yè)務(wù)內(nèi)容以及性能實(shí)現(xiàn)界面。系統(tǒng)根據(jù)客戶的使用級(jí)別去具體劃分其需求，分為省、市、縣三級(jí)金字塔式結(jié)構(gòu)。按照維修一系列的規(guī)定流程，縣用戶能夠定期進(jìn)行定量標(biāo)準(zhǔn)的維修、養(yǎng)護(hù)內(nèi)容的自動(dòng)生成等執(zhí)行方案；省、市的高級(jí)客戶更多方面地是對(duì)此進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)計(jì)、優(yōu)先排列等。

模塊可以提供兩項(xiàng)分類查詢優(yōu)先排列的具體模式，包括基本排列、模糊排列。基本排列是根據(jù)維修方案的具體內(nèi)容橫向級(jí)別對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分類組合，利用后臺(tái)操作數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)客戶目標(biāo)進(jìn)行即時(shí)化數(shù)據(jù)的獲取與分配，并對(duì)此下拉菜單方式的實(shí)例進(jìn)行群體表現(xiàn)，執(zhí)行后臺(tái)以觸動(dòng)式同步運(yùn)轉(zhuǎn)，將對(duì)應(yīng)類別的項(xiàng)目方案數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)綜合式的排列，并用表格的方式具體表現(xiàn)出來(lái)。模糊排列指的是根據(jù)維修內(nèi)容的縱向?qū)蛹?jí)進(jìn)行具體分類，智能化獲取聯(lián)通點(diǎn)以后，利用后臺(tái)操作庫(kù)中有關(guān)客戶操作進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取分配，并以此下拉菜單方法具象化群體

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)基于全壽命周期的水工結(jié)構(gòu)維修技術(shù)模型構(gòu)建進(jìn)行分析，依托全壽命周期運(yùn)行機(jī)制，根據(jù)水工結(jié)構(gòu)維修技術(shù)數(shù)據(jù)的相關(guān)反饋，對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)。本文的研究能夠?yàn)榛谌珘勖芷诘乃そY(jié)構(gòu)維修技術(shù)模型構(gòu)建提供參考。