数字孪生体系下长线水利工程可视化模型和地质剖面图信息联动展示研究及实践

为响应水利数字孪生要求,研究长线性水利工程数字孪生实现路径,实时反映工程全线任意位置的工程情况,以BIM+GIS技术和传统的地质剖面图结合为切入点,创新性提出一种二三维工程数据联动查询和空间最短距离匹配查询算法,通过数据融合、数据结构设计、软件开发等步骤实现了数字化场景与地质剖面图的视图联动、信息联查。用户通过鼠标移动悬浮在任意BIM模型上即可在地质剖面图中实时获取该段管线或建筑物对应的桩号、地质条件、设计断面、施工情况、运行状态等全要素信息。通过在某长线性深邃引水工程中的实践表明,基于实时监测和上报的数据,利用该联动查询方法,工程管理人员足不出户即可随机查询和掌握工程全线任意桩号的实时信息,为数据底板的实时更新查询及工程生产运营管理等业务应用奠定基础,在一定程度上实现了工程的数字孪生。

基于目标检测的北方河道非法采砂智能监管应用研究

河道非法采砂对河道河势稳定、防洪安全、生态环境等产生不利影响。为提高河道非法采砂监管效率,采用基于深度学习-的Faster RCNN目标检测算法研发北方河道非法采砂智能监管系统,采用前后端分离B/S架构、超图WebGIS平台、PaddleDetection开发框架在系统中实现视频基础服务、算法模型管理、非法采砂识别、业务监管等功能。该系统接入高点位河湖视频监控设备回传画面,对禁采区的非法采砂行为自动检测,固定非法采砂证据,辅助水行政执法人员完成非法采砂闭环处置工作。以北方迁安市试点应用情况为例,证明了该系统具有可行性,可提高非法采砂监管水平和效率。

坡向加速度法在边坡稳定分析中的应用

边坡稳定是一个经典而普遍的岩土力学问题,也一直是岩土工程分析的热点。为克服强度折减法中折减系数与工程实际强度不符的失真现象,真实反映边坡地震动载失稳的实际情况,通过引入坡向加速度,提出一种操作简单、物理意义明确的边坡稳定计算方法,即坡向加速度法。该方法通过不断增加坡向加速度直至边坡失稳为止,由极限平衡的思想求得安全系数。通过算例,将该方法与传统极限平衡法和有限元强度折减法进行对比,对强度变化敏感性进行分析。结果表明:坡向加速度法计算所得的安全系数与极限平衡法所得的安全系数非常接近,塑性区与强度折减法塑性区基本一致,计算结果准确,而且操作简单无需假设滑动面;与坡向离心法相比,坡向加速度法计算得到的安全系数更精确且适用于非均质的边坡稳定分析,说明该方法在边坡稳定分析中的适用性和优越性。因此,可将坡向加速度法应用于边坡稳定性分析,其结果可供工程应用参考。

基于智能视频监控系统的河湖四乱巡检技术研究

河湖四乱监管是一项覆盖面广、常态化的工作,传统的人工巡检手段效率低。为提高河湖四乱巡检效率,实现河湖四乱智慧化监管,提出了基于智能视频监控系统的河湖四乱巡检技术方案。该方案依托视频监控系统,运用了面向小目标的多尺度Faster-RCNN目标检测算法,对监管范围内河湖四乱目标进行检测报警,标识四乱画面、位置及责任人等相关信息,以此为问题源构建起河湖四乱闭环监管流程。以河湖四乱监管案例为例,验证了该方案的有效性。智能视频监控系统在河湖四乱巡检中的应用,提高了河湖四乱监管的工作效率,推动河湖四乱监管向规范化、常态化转变。

BIM+全过程咨询管理平台在水利工程中的探索与实践

近年来,工程全过程咨询管理模式逐渐增多,在此模式下对工程全生命周期管理的集成化、协同化需求增大。而BIM技术作为贯穿工程全生命周期的载体,能集成全过程各类管理数据,与全过程咨询业务相契合。本文基于实际水利工程项目创新性探索和实践了BIM+全过程咨询工程管理模式,在充分分析工程现场全过程咨询管理需求的情况下,开发基于BIM的全过程咨询管理平台,功能涵盖从项目前期决策期到竣工期,重点针对设计期和施工期进行综合管理。通过可视化、线上化等方式降低各参建方沟通时间;及时发现设计和施工问题,节省了工程投资,最终在疫情期间高效完成了咨询工作,提高了工程现场管理的可视化、精细化、便捷化,取得了良好的工程管理效益。

温-水-土-结构耦合作用下寒区梯形衬砌渠道结构形体优化

为提高寒区大型梯形渠道结构输水及抗冻胀破坏能力,采用分层序列法构建渠道断面水力与抗冻胀双目标优化方法。为准确反映温、水、土等外环境与衬砌结构耦合作用所导致的渠道冻胀变形过程,基于冻土水-热-力耦合冻胀理论建立了衬砌渠道冻胀分析模型。以水力最优为第1层次优化,以所得形体几何参数作为抗冻胀优化的解集空间;在第2层次的抗冻胀优化过程中提出了衬砌结构整体刚度指标,并以整体刚度指标最小作为优化目标,以衬砌允许最大法向位移和拉应力作为约束条件;通过COMSOL软件二次开发对冻胀模型控制方程进行有限元求解。工程算例表明:优化结果体现了对渠道行水和衬砌抗冻胀的改进;与原设计相比,优化后渠道结构整体刚度系数减小30%~48%,提高了对冻胀变形的适应能力。该方法可为类似工程设计提供参考。