水电工程施工导流管理系统研究

【摘要】：施工导流方案优化的关键是确定风险在可以接受的范围内寻找投资较少、工期较短、施工难度较小的方案。不仅需要进行数值计算,而且需要进行定性分析,因此建立以施工导流的理论和方法为基础,以计算机科学技术为主,综合系统科学、管理科学的人机交互系统,为决策者提供一个良好的决策支持工具,对辅助各级管理者进行导流方案决策具有非常重要的意义。 本文在分析水电工程施工导流设计和方案决策特点的基础上,应用决策支持系统(DSS)的设计原理,提出了一种水电施工导流计算机管理系统(CDCMS)的总体结构框架,并分析了各子系统的结构和功能。系统由人机界面、数据库子系统、模型库子系统、知识库子系统、图形库子系统五部分构成,具有联合水力计算、调洪计算、导流风险分析、导流标准多目标决策分析、三维动态可视化仿真等管理与信息处理功能。 水电施工导流计算机管理系统模型库由六个子模型组成。水力计算模型应用水力学计算理论,既可计算某单一泄水建筑物的泄流能力,又能分析不同型式、高程的多个泄水建筑物的联合泄流能力,为施工导流设计和方案优化提供参考依据。导流风险分析模型分析了施工导流过程中的不确定因素,如水文不确定性因素、水力不确性因素。运用Monte-Carlo方法模拟施工洪水过程,通过调洪计算模型和统计分析模型分析上游围堰堰前水位分布和在不同的导流标准条件下围堰运行的动态风险。多目标决策模型分析和确定了导流标准风险决策的主要指标,如确定性费用、确定型施工强度、综合风险度、风险损失。运用多目标决策理论提出了有效的导流标准优选的数学模型和计算方法。三维动态可视化模型根据等高线内插法建立DEM,应用AutoCAD、3ds max等软件制作导流工程的全程三维动画。 本文结合某大型水电站施工导流工程,运用CDCMS对该工程的泄流水力计算、导流风险分析、三维可视化进行了实例分析。实例证明本文提出的CDCMS架构及其各个计算模型是可行的、有效的。 【关键词】：施工导流 计算机管理系统 水力计算 风险分析 多目标决策 导流过程可视化
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TP315
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 引言11-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 问题的提出及研究的意义12-13
• 1.2 国内外研究的现状13-18
• 1.2.1 施工导流标准与方案优选研究现状13-16
• 1.2.2 计算机管理系统的研究现状及在水利水电科学中的应用16-18
• 1.3 本文研究的目的与内容18-20
• 1.3.1 本文研究的目的18
• 1.3.2 本文研究的主要内容18-20
• 第2章 水电工程施工导流计算机管理系统的系统设计及基本结构20-35
• 2.1 CDCMS的基本结构20-25
• 2.1.1 CDCMS设计原则与要求20-21
• 2.1.2 系统的功能设计及功能流程21
• 2.1.3 系统的组成及结构设计21-25
• 2.2 CDCMS数据库子系统的设计25-28
• 2.2.1 数据库的结构25-28
• 2.3 CDCMS模型库子系统的设计28-31
• 2.3.1 传统决策支持系统中模型在计算机中的存储方式28-29
• 2.3.2 模型库管理系统29-30
• 2.3.3 CDCMS模型库系统的设计30-31
• 2.4 CDCMS知识库子系统的设计31-34
• 2.4.1 知识的表示方法31-32
• 2.4.2 产生式系统知识表示法32-33
• 2.4.3 知识的获得(Knowledge acquisition)33-34
• 2.5 小结34-35
• 第3章 施工导流联合泄流水力计算模型35-48
• 3.1 概况35
• 3.2 明渠导流水力计算模型35-37
• 3.2.1 明渠均匀流35-36
• 3.2.2 明渠非均匀流36-37
• 3.3 管道泄流水力计算模型37-42
• 3.3.1 管道泄流的特点37
• 3.3.2 流态判别37-39
• 3.3.3 正常水深的计算39-40
• 3.3.4 临界水深的计算40-42
• 3.4 缺口泄流水力计算模型42-43
• 3.5 联合泄流水力计算模型43-45
• 3.6 实例分析45-47
• 3.6.1 工程概况及基本资料45-46
• 3.6.2 计算成果及分析46-47
• 3.7 小结47-48
• 第4章 施工导流风险分析模型48-62
• 4.1 施工导流风险分析概况48
• 4.2 施工导流中不确定因素分析48-51
• 4.2.1 自然不确定性分析48-49
• 4.2.2 水力不确定性分析49-51
• 4.3 施工导流风险度的计算模型51-58
• 4.3.1 蒙特卡罗方法51-52
• 4.3.2 均匀随机数的产生52-54
• 4.3.3 非均匀分布随机变量的生成54-57
• 4.3.4 调洪演算模型57-58
• 4.3.5 导流动态风险计算方法58
• 4.4 工程实例分析58-61
• 4.4.1 工程概况及基本资料58-60
• 4.4.2 计算成果及分析60-61
• 4.5 小结61-62
• 第5章 施工导流标准多目标决策模型62-73
• 5.1 概况62-64
• 5.1.1 多目标决策问题的特点62
• 5.1.2 多目标决策的过程62
• 5.1.3 多目标决策问题的关键要素62-63
• 5.1.4 多目标决策的常用方法63-64
• 5.1.5 施工导流标准多目标决策概况64
• 5.2 多目标决策技术64-70
• 5.2.1 决策矩阵和规范化64-66
• 5.2.2 权重的确定66-69
• 5.2.3 逼近于理想解的排序方法(TOPSIS法)69-70
• 5.3 施工导流标准多目标风险决策70-72
• 5.3.1 导流标准多目标决策的目标70
• 5.3.2 导流标准多目标风险决策的指标分析70-72
• 5.3.3 导流标准多目标风险决策的流程72
• 5.4 小结72-73
• 第6章 施工导流动态可视化模型73-87
• 6.1 概况73-74
• 6.1.1 科学计算可视化73-74
• 6.1.2 可视化技术在施工导流管理系统中的应用74
• 6.2 数字地形三维建模74-80
• 6.2.1 数字地面模型(DTM)和高程模型(DEM)的定义74-75
• 6.2.2 地形表面重建与内插的通用多项式函数75
• 6.2.3 数字表面建模的各种方法75-77
• 6.2.4 根据等高线建立数字高程模型(DEM)77-80
• 6.3 从 AutoCAD到3ds max的导流过程动画制作80-82
• 6.3.1 在 AutoCAD中制作三维实体模型80
• 6.3.2 在 3ds max中制作动画80-82
• 6.4 工程实例82-86
• 6.4.1 工程基本资料82-83
• 6.4.2 动画成果83-86
• 6.5 小结86-87
• 第7章 结论与展望87-90
• 参考文献90-93
• 致谢93

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