李政棲

(河北省子牙河河務管理處，河北 衡水 053000)

1 概述

水資源是人類生存與發(fā)展的基礎性資源，維持了生產(chǎn)與生活，但是受到地形、地勢以及氣候等因素的影響，水資源在我國的分布并不均勻，一般呈南多北少、夏多冬少的時空分布特點。面對這種情況，如何保證缺水地區(qū)的水資源供給成為國家一直關注的重點問題和難點問題之一[1]。為此，各種水利工程被建設起來，其中南水北調(diào)是最著名的一個，它把長江流域豐盈的水資源抽調(diào)一部分送到中國華北和西北地區(qū)，從而改變南澇北旱、北方地區(qū)水資源嚴重短缺局面。然而，隨著人口數(shù)量的增多以及農(nóng)業(yè)用地的不斷開發(fā)，河南、河北兩省等中部地區(qū)的缺水情況越加嚴重，僅靠南水北調(diào)已經(jīng)不足以滿足用水需求。針對這種情況，引黃入冀補淀工程開始建設，它是繼南水北調(diào)工程之后實施的又一重大跨流域調(diào)水工程。該工程跨越黃河、海河兩大流域，向河南、河北兩省沿線受水區(qū)及白洋淀輸水，緩解了白洋淀以及沿線缺水情況[2]。據(jù)統(tǒng)計，該工程建成后，每年大約能向河南省農(nóng)業(yè)灌溉供水1.17億m3，向河北省農(nóng)業(yè)灌溉供水3.65億m3，向白洋淀生態(tài)補水2.55億m3。然而，在引黃入冀補淀工程建設過程中，還需要解決一大問題，即如何做好運行管理。這一問題直接關系著水資源調(diào)度進程，進而影響引黃入冀補淀工程運行的效率和質量。

在當前引黃入冀補淀工程運行管理中，主要以現(xiàn)代數(shù)字技術為依托進行管理，如BIM技術、三維技術、數(shù)字孿生技術等，但是這些技術只在面對引黃入冀補淀工程中既定問題有明顯的效果，當水利工程運行管理中存在復雜、多變問題時，上述技術就無法有效地發(fā)揮其效用[3- 5]。針對上述問題，本文以紫塔干渠為背景，將網(wǎng)絡計劃技術應用其中，進行引黃入冀補淀工程運行管理，其工作原理如下：通過構建網(wǎng)絡計劃圖表示工程工作與工期之間的相互關系，在此基礎上，計算網(wǎng)絡時間參數(shù)，確定關鍵線路，構建網(wǎng)絡計劃模型，并通過時差不斷進行優(yōu)化和調(diào)整，以求得任務期限與成本的優(yōu)化方案。最后為測試本方法的有效性和可行性，以BIM技術、三維技術、數(shù)字孿生技術等為對比項，進行預定計劃目標仿真測試分析。結果表明：與三種現(xiàn)代數(shù)字技術相比，利用網(wǎng)絡計劃技術對紫塔干渠工程進行運行管理，能夠在更短的時間內(nèi)和以更少的成本更好地完成預定計劃目標，達到了本次研究的目的。

2 引黃入冀補淀工程運行管理研究

中國雖然疆域遼闊，但是水資源的空間分布并不均衡，導致很多地區(qū)仍處在缺水狀態(tài)，影響了我國的全面發(fā)展，也不利于民生建設，所以有必要進行水資源調(diào)度，緩解部分地區(qū)的缺水問題[6]。

黃河是中華文明最主要的發(fā)源地，是中國的母親河。黃河水量豐富，為沿岸各地提供了重要的水資源補給，但是對于不在沿岸的各地區(qū)，尤其是河南省、河北省等，仍然面臨水資源短缺的問題[7]。為此，國家建設開發(fā)了引黃入冀補淀工程，統(tǒng)籌兼顧各方需求，最大限度發(fā)揮水資源的綜合效益，引黃河水途經(jīng)河南、河北兩省6市22個縣，最終達到白洋淀，對白洋淀進行生態(tài)補給。引黃入冀補淀工程全線總長482km，是中國國務院確定的全國172項重大節(jié)水供水水利工程項目之一，是河北省重大戰(zhàn)略性調(diào)水工程。

在引黃入冀補淀工程建設中，各種干渠的修建是關鍵環(huán)節(jié)，它是黃河水資源輸送的通道和媒介，因此有必要進行工程建設管理，提高引黃入冀補淀工程的工作效率。為此，本文以紫塔干渠為背景進行引黃入冀補淀工程運行管理。運行管理分為兩部分：第一部分是利用網(wǎng)絡計劃技術進行引黃入冀補淀工程運行進度規(guī)劃管理；第二部分以紫塔干渠工程為背景，進行工程運行管理實例分析，檢驗本方法的有效性和可行性[8]。

2.1 引黃入冀補淀工程運行進度規(guī)劃管理

網(wǎng)絡計劃技術是指用于工程項目的計劃與控制的一項管理技術，其原理是在網(wǎng)絡圖上加注工作時間參數(shù)等編制工程進度計劃，簡單地說就是首先把所要做的工作分成哪項工作先做，哪項工作后做，各占用多少時間，以及各項工作之間的相互關系等，并用網(wǎng)絡圖的形式表示出來；其次是通過簡單的計算，找出哪些工作是關鍵的，哪些工作不是關鍵的，并在原來計劃方案的基礎上進行計劃的優(yōu)化；最后是組織計劃的實施，并且根據(jù)變化了的情況，搜集有關資料，對計劃進行及時調(diào)整、重新計算和優(yōu)化，以保證計劃執(zhí)行過程中自始至終能夠最合理地使用人力、物力，保證多快好省地完成任務[9]。其優(yōu)點在于：①能充分反映工作之間的相互聯(lián)系和相互制約關系；②提供的是動態(tài)的計劃概念；③網(wǎng)絡計劃這種新形式能夠和先進的電子計算機技術結合起來，從計劃的編制、優(yōu)化到執(zhí)行過程中的調(diào)整和控制，都可借助計算機來進行，方便快捷。

目前，網(wǎng)絡計劃技術下主要有兩種較為常用的方法：關鍵路徑法和計劃評審技術。在這里綜合本文工程特點，采用關鍵路徑法進行工程運行進度規(guī)劃，基本流程如圖1所示[10]。

圖1 關鍵路徑法的基本流程

(1)確定目標

明確研究的工程項目的具體情況并提出與工程進度相關的具體指標要求，如工期進度、成本費用。以上述為依據(jù)，尋求合理的管理方案。

(2)分解工程項目，列作業(yè)明細

一個完整的工程項目是由若干個作業(yè)環(huán)節(jié)組成的，為了后續(xù)方便繪制網(wǎng)絡圖，需要進行項目分解、作業(yè)分析，然后根據(jù)分析結果列出作業(yè)時間明細表，見表1[11]。

表1 作業(yè)時間明細表

在作業(yè)明細中，可以明確看出先行作業(yè)(緊前作業(yè))、平行作業(yè)和后續(xù)作業(yè)(緊后作業(yè))。

(3)繪制網(wǎng)絡圖

根據(jù)表1得到的作業(yè)時間明細表，繪制網(wǎng)絡圖，它反映了整個工程項目的分解和合成。目前對于網(wǎng)絡圖的繪制，主要有兩種方法：順推法和逆推法，前者更適用于建筑工程項目的網(wǎng)絡圖繪制，其思路是按照工程運行順序從前到后繪制[12]。網(wǎng)絡圖類型有多種，在這里采用雙代號網(wǎng)絡圖，它是一種用箭線表示活動，并在節(jié)點處將活動連接起來表示依賴關系的網(wǎng)絡圖，主要由工作、節(jié)點、線路三個元素組成，如圖2所示。

圖2 雙代號網(wǎng)絡圖示意圖

雙代號網(wǎng)絡圖繪制流程如圖3所示。

圖3 雙代號網(wǎng)絡圖的繪制流程

(4)計算網(wǎng)絡時間參數(shù)

本文中時間參數(shù)反映了整個工程運行建設中人、事、物的運動狀態(tài)，具體包括各項工作的作業(yè)時間、開工與完工時間、工作之間的銜接時間、完成任務的機動時間及工程范圍和總工期等[13]。

(5)確定關鍵線路

關鍵線路影響整個工程的建設工期，在(4)的基礎上，關鍵路徑確定流程如圖4所示。

圖4 關鍵線路確定流程

(6)構建網(wǎng)絡計劃模型及實施

構建網(wǎng)絡計劃模型并實施，將實施結果與預期結果進行對比，優(yōu)化網(wǎng)絡計劃模型，具體流程如圖5所示。

圖5 網(wǎng)絡計劃模型構建與優(yōu)化流程

2.2 以紫塔干渠工程為背景的實例分析

紫塔干渠是引黃入冀補淀工程在滄州市獻縣段的一個主干引水渠道，其建設工程進度直接關系著整個調(diào)水工程是否能夠按預期正式完工和實施。為此，本文以紫塔干渠工程為實例進行本文運行管理方法的測試，并以三種傳統(tǒng)數(shù)字管理技術(BIM技術、三維技術、數(shù)字孿生技術)作為對比項，對整個過程所用時間和所耗費的成本進行對比分析。

(1)測試平臺

本文采用一種項目管理分析系統(tǒng)作為依托，進行引黃入冀補淀工程中紫塔干渠建設運行規(guī)劃管理，如圖6所示。

圖6 項目管理分析系統(tǒng)

(2)網(wǎng)絡計劃圖

利用上述項目管理分析系統(tǒng)，按照1.1節(jié)進行網(wǎng)絡計劃圖繪制，由于計劃圖較為復雜，所以本文僅提供一個較為簡易的網(wǎng)絡計劃圖，如圖7所示。

圖7 網(wǎng)絡計劃圖

(3)運行管理結果

將上述問題利用Matlab編程求解(程序略)，最終結果見表2。

表2 工程運行管理結果

從表2中可以看出，本文利用網(wǎng)絡計劃技術進行引黃入冀補淀工程運行管理，得出最優(yōu)時間為55d，最優(yōu)費用為549.60萬元；而在三種傳統(tǒng)數(shù)字管理技術運行下，最優(yōu)時間分別為：58d、60d、57d，最優(yōu)費用分別為：563.92萬、571.25萬、600.50萬元。由此可知，本文方法運行管理效果更好。

3 結語

綜上所述，面對河南省、河北省水資源短缺的問題，引黃入冀補淀工程開始建設實施，用來幫助沿線農(nóng)業(yè)灌溉、緩解白洋淀生態(tài)缺水問題。然而，在工程建設中，經(jīng)常面臨工期與成本的問題。為此，本文針對當前三種傳統(tǒng)數(shù)字管理技術能力不足的問題，提出一種基于網(wǎng)絡計劃技術的引黃入冀補淀工程運行管理方法，并以紫塔干渠為背景進行實例分析測試。結果表明：與當前三種傳統(tǒng)數(shù)字管理技術相比，在本文方法的運行下，預計整個工程所花費的時間和成本均更少，證明了本文方法的有效性和可行性。