水利工程施工人员不安全行为识别方法

水利工程施工过程中施工人员不安全行为是引发安全问题的关键因素,施工现场大多采用现场安全巡检、可穿戴式装备、实时监控等方法进行不安全行为识别,存在费时费力、成本高、信息化水平低等问题,不利于危险行为的及时发现、预警。针对上述问题,本文基于计算机视觉、深度学习,提出了适用于水利工程施工大场景下的不安全行为识别方法。首先,针对大场景下施工人员机械中的小目标漏检、错检问题,提出YOLOv5改进方法,并构建了施工人员机械多对象目标检测模型;其次,基于目标检测模型,分别提出了靠近静态危险区域、动态施工机械、安全帽未佩戴等常规不安全行为的识别方法;最后通过工程实例验证,本文所提出的识别方法增加了施工现场管控手段和力度,有效提升水利工程施工安全智慧化管控水平。

耦合S曲线和贝叶斯网络的水利工程成本-进度仿真分析及应用

针对工程施工成本优化与进度风险分析问题,提出了耦合S曲线和贝叶斯网络的施工成本-进度仿真分析方法。根据成本-进度S曲线对施工成本进行优化与控制;利用贝叶斯风险分析方法研究小型水利工程因工期短而普遍存在的进度风险问题,通过贝叶斯网络对进度风险的敏感性分析确定关键进度风险因素,为工程施工成本与进度管理提供有力依据。该方法成功应用于某河渠防护工程中,河渠防护工程成本优化及关键进度风险因素的确定为施工成本与进度定量分析提供有效支持。

基于3D WebGIS的土木水利工程BIM集成和管理研究

针对目前BIM与GIS主流集成方案中的不足,提出基于3D Web GIS的BIM数据集成和管理方案。该方法主要采用WebGL作为集成容器,基于网络服务接口传输数据,结合集成中的关键技术实现了GIS中IFC模型数据的分级集成。根据上述方法,提出了面向土木水利工程的BIM与GIS原型系统的框架,并结合网络编程知识,以开源工具为基础,实现了BIM数据在GIS环境下的快速、高效集成,为工程全生命周期的应用提供了支持环境。测试示例数据验证表明,该方法具有可行性和适用性,在土木水利工程领域具有较大的应用价值。

水利工程BIM+GIS与施工进度动态计划关联方法及实现

在水利工程的建设管理中,施工进度会不可避免地受到外界因素的影响,导致工程施工不能按照原有计划进行。针对于此提出了基于BIM+GIS的施工进度动态计划关联方法,以互联网技术为基础,结合数据库技术和可视化技术,实现工程量统计与施工进度的动态模拟,通过Cesium 3D GIS平台建立了基于BIM+GIS的水利工程施工进度管理系统。此系统将GIS大场景与BIM深度结合,为水利工程项目参建方提供施工三维动态可视化环境,精细化控制水利工程的工程量统计与进度计划管理。目前该系统已经在某水闸工程中投入使用,应用效果良好。

BIM技术在水利水电工程可视化仿真中的应用

为简化水利水电工程施工可视化仿真系统的开发及应用,提出基于建筑信息模型(BIM)的可视化仿真方法,构造了工程建筑物的三维数字模型,并根据Navisworks软件的数据组织形式,充分利用其可视化、四维模拟功能及应用程序接口API,实现了工程施工过程的动态演示及仿真信息的可视化查询。工程实例验证了该方法的实用性及优势。

水利工程BIM模型构建标准及数字化移交

目前水利行业在三维模型设计以及应用上的发展比较缓慢,与行业相关的BIM标准还比较欠缺,工程中不同阶段的信息相互独立,数据难以共享、整合。为了解决上述问题,从BIM模型构建着手,结合IFC数据交互标准对水利行业数字化移交的可行性与必要性进行研究。根据研究结果建立从建模到交付的一套完整体系,这一套体系贯穿于施工建设的全过程。体系的建立可以有效地将工程全生命周期中各个阶段以及各个部分的数据信息紧密联系在一起,打破了数据壁垒,达到了数据共享的目的。

水利工程施工场内交通运输交叉路口问题研究

水利工程施工场内交通运输系统具有动态复杂性,在其运行过程中,料物运输状态伴随运输道路情况不同而发生改变。已有的系统仿真模型常常对交通运输道路情况进行一定程度简化,导致仿真结果与实际情况存在不同程度差异。根据水利工程施工场内交通运输系统的特点,结合施工场内运输交通道路交叉路口实际,分析运输车辆交叉路口行驶对料物运输的重要作用及其影响因素,创建道路交叉路口行车模型,并将其在实际工程进行应用。研究结果说明所创建模型是可行的,且比已有模型更能客观真实地反映施工场内交通运输实际状况。

基于FG-MCGDM的水利工程施工进度方案优化

针对水利工程施工进度的多准则群决策问题,提出了一种新的模糊灰色多准则决策模型。该模型基于模糊集理论、灰色关联分析和折衷解的理论方法,将各决策属性和决策者权重的语言变量转化为梯形模糊数;采用改进的GRA-VIKOR方法对模糊信息群体决策问题进行求解,并对各决策者的群体效益值和个体遗憾值进行聚合;通过折衷解对施工进度方案进行排序,获得最优方案。该模型有效地避免了信息的扭曲和丢失,确保了决策信息的完备性。通过在某水利工程施工进度方案优选的案例分析与计算,证明了该模型的有效性和实用性。

ASTER GDEM数据在水利工程数值计算中的应用

利用Global Mapper软件对ASTER GDEM数据进行坐标投影转换,提取相应研究区域的高程数据。利用Fortran语言编写的程序对研究区域水平坐标及高程数据进行处理,生成可应用于水利工程数值计算的地形格式。将此方法应用于某水利工程水动力学数值计算,得到了较理想结果,证明了该方法的可行性。所得成果可为ASTER GDEM数据在水利工程数值计算中的应用提供参考。

生态护岸在水利工程中的研究及应用进展

生态护岸是一种将植物引入其中的环境友好型护岸形式。和传统的工程护岸相比,生态护岸在维持工程结构安全性的同时,维护了良好的水域生态环境,因此得到越来越广泛的应用。文章从生态护岸的含义和理论出发,首先介绍其特点和优势,再对已有的现场观测、物理模型实验、数值模拟等研究成果及工程应用进行总结,最后展望其发展前景。

一种海绵城市社会效益计算方法:以天津大学北洋园校区为例

海绵城市的社会效益是指海绵设施建成后对社会的贡献,其远大于海绵城市所产生的直接经济效益。但是,海绵城市的社会效益难以客观计算,这阻碍了人们对海绵城市的深入了解。因此,客观合理计算海绵城市的社会效益不仅可以反映海绵城市建设是否合理有效,也可为政策的制定提供参考。为此,本文提出一种将主观评价与客观计算相结合的海绵城市社会效益计算方法,通过对可客观计算的社会效益进行主观评价,利用客观计算的效益值将主观评价分值货币化,以此客观计算其他仅可主观评价的社会效益。文中以天津大学北洋园校区为例计算校区内海绵设施的社会效益,结果显示:该校区雨水花园、下凹式绿地和雨水湿地等5种海绵设施的社会效益为1.0~15.5元/(m^2·a),植草沟为2.97元/(m·a)。其中,社会效益最高的是雨水湿地,下凹式绿地社会效益最低。根据天津大学北洋园校区各海绵设施建设面积,该校区海绵设施总社会效益约为232.8万元/a。

基于Agent的水利水电工程施工场内交通运输仿真研究

水利水电工程施工场内交通道路布置错综复杂,承担着料物运输的关键作用,基于Agent方法建立水利水电工程施工场内交通运输仿真系统,结合改进的车辆跟驰策略,实现交通运输系统中各实体的智能性以及实体之间的交互通信,并针对水利水电工程中道路多岔口、多弯道、坡度大等特点,进一步考虑了道路线形对车辆运行的影响。实例表明,仿真结果可以获得满足土石流计划的配置装载机械数量及运输车辆数量、各时段内的行车密度及交叉口排队情况,可为施工组织设计提供参考。

东庄水利枢纽工程混凝土双曲拱坝施工仿真研究

拱坝施工进度仿真分析是高拱坝施工进度分析与控制的重要工具。针对东庄混凝土双曲拱坝施工进度控制难题,基于离散事件仿真理论研发了东庄高拱坝施工进度仿真系统,并对大坝施工工期、机械效率和施工强度进行了分析。仿真结果表明,设计期的大坝施工关键节点面貌设置合理,为东庄水利枢纽工程大坝施工进度管控奠定了基础。

特大水利水电枢纽调控与安全运行研究进展与前沿

特大水利水电枢纽防洪、发电、通航运行调控复杂且安全运行保障难度大。为破解特大水利水电枢纽长期安全运行的难题,满足特大水利水电枢纽长期安全运行的重大需求,基于国内外研究现状和工程实践,项目凝练了该领域三大共性科学技术问题:1)高速水流、高压瞬变流、高水头渗流等水力致灾机理与复杂运行环境高坝结构和近坝库岸调控响应及性能衰减规律;2)枢纽运行安全控制指标与综合评价理论方法创新;3)枢纽运行安全多因素耦联监测检测新技术与装备研发。面向具体枢纽安全问题,提出五大亟需突破的前沿技术:1)防洪与泄洪安全实时调控技术;2)水力发电系统耦联动力安全及智能运行技术;3)枢纽发电、泄洪、通航联合优化调控技术;4)枢纽运行初期风险调控与安全保障技术;5)复杂运行环境下高坝结构及库岸长期安全稳定运行技术。最后,指出特大水利水电枢纽调控与安全运行未来的研究方向应围绕理论机理方法创新、监测仪器装备创新、枢纽安全运行保障技术创新、实时调控技术创新、系统集成技术创新等几个方面展开。

天津理工大学体育馆复合式索穹顶结构分析与设计

天津理工大学体育馆屋盖结构平面投影为椭圆形,长轴为102m、短轴为82m,周圈为短轴高、长轴低的马鞍形双曲线。屋盖结构采用外圈Levy式、内圈Geiger式的新型复合式索穹顶结构。采用力密度法确定了拉索的初始预应力模态,并根据结构的荷载和受力情况确定了最终预应力取值。分析了支座刚度以及屋面支承系统对结构静力性能的影响,最终确定采用边界为三向铰接并考虑屋面支承系统作用的模型作为计算模型。采用时程分析法计算了索穹顶结构在地震作用下的反应,结果表明地震参与组合对索穹顶结构的计算不起控制作用。

浮式垂直轴风机的动力学建模、仿真与实验研究

考虑气动力和水动力的耦合研究浮式垂直轴风机系统的运动响应,将固定式垂直轴风机的气动载荷计算方法进一步推广到海上浮式垂直轴风机的气动载荷计算.考虑阻尼力、波浪力、风载荷、系泊力等,建立了浮式垂直轴风机系统的纵荡-垂荡-纵摇运动方程.考虑动态失速和浮式基础运动,基于双致动盘多流管理论,推导了风机叶片气动载荷计算公式,编制了数值计算程序.以Sandia 17 m风机为例,验证了气动载荷计算程序的正确性.最后进行了模型实验,其中模型的风机为Φ型达里厄垂直轴风机,支撑基础为桁架式Spar型浮式基础,将模型实验结果与数值计算结果进行了对比,验证了耦合计算程序.结果表明,数值计算得到的风机系统的垂荡、纵摇运动的RAO(幅值响应算子)曲线与模型实验结果吻合较好,验证了耦合程序的正确性.然而,由于数值计算与模型实验在运动自由度、阻尼、风载荷等方面存在差别,数值计算结果与模型实验结果仍有一定的差异.

大型地下洞室群施工期结构安全与进度耦合实时仿真

大型地下洞室群施工安全与进度受突发不良地质状况影响较大,实时确定不良地质对施工结构安全与进度的综合影响具有重要工程意义。通过建立实际施工状态"集合"与3维全尺度数值模型模拟状态"集合"之间的实时动态映射关系,以数值模拟技术为主要手段,结合并行计算方法,实现对地下洞室群施工过程的结构安全与进度耦合实时仿真。将突发不良地质状况映射到数值模型上,根据实时仿真结果对不良地质段施工的结构安全性进行预测评估,对不满足安全要求的施工状态提出相应的处理措施,并对处理效果进行实时仿真预测,将确定的处理措施以施工参数的形式反馈给施工进度控制系统,实时评价处理措施对总体施工进度的影响。最后基于Python+VB.net混合编程技术开发了大型地下洞室群施工期结构安全与进度耦合实时仿真系统,该系统实现了地下工程安全施工与进度控制的现场办公一体化,为地下工程现场施工的安全与进度控制提供了技术支持。

重大水利水电工程施工实时控制关键技术及其工程应用

高心墙堆石坝和高混凝土坝的施工质量与施工进度控制是工程建设的重要技术问题。针对常规人工控制手段难以确保高心墙堆石坝施工质量,以及高强度连续施工下高混凝土坝施工进度难以实时控制等问题,提出了高心墙堆石坝填筑碾压质量实时监控技术、坝料上坝运输过程实时监控技术和施工质量动态信息PDA实时采集技术,实现了大坝填筑碾压全过程的全天候、精细化、在线实时监控;在建立高混凝土坝施工进度实时控制数学模型基础上,提出了施工进度实时预警与动态调整方法,为高混凝土坝施工进度的实时预测、适时预警、动态调整与优化提供了分析手段;提出了网络环境下数字大坝系统集成技术,研制开发了数字大坝系统,为大坝竣工验收、安全鉴定及运行管理提供了支撑平台。成果已应用于10余项重大工程,取得了显著的经济效益和社会效益。

多因素作用下大坝安全响应结构图仿真与分析

针对水库安全风险分析问题,分析了影响大坝安全的内外部复杂因素,以不同工况下的洪水条件为前提,综合考虑泄洪能力、蓄水能力、坝体渗漏、运行管理等方面的约束关系,建立了多因素作用下大坝安全响应的结构图仿真模型,提出了面向结构图的大坝安全风险数值仿真分析方法。工程实例应用表明,该方法建模过程便捷,仿真计算与数据可视化分析能有效地耦合,仿真分析结果符合客观实际,为分析复杂因素条件下大坝安全风险分析问题提供了新的方法。

基于BIM的输水工程安全监测信息集成与可视化分析

为了提高长距离输水工程安全监测信息的可视化表达效果,实现海量动态安全监测信息的高效管理,并用以辅助安全分析,提出了基于建筑信息模型(building information modeling,BIM)的输水工程动态安全监测信息集成与网络可视化方法。首先,根据输水工程三维虚拟场景元素构成分析,建立输水工程三维BIM模型;然后,应用关键字段映射的方法建立BIM模型与安全监测信息间的动态耦合;最后,基于WebGL图形加载技术,使用Forge Viewer实现BIM模型的WEB显示。结合天津南水北调工程,开发了相应系统并进行应用,实现了网络环境下工程安全监测动态信息与BIM的可视化集成,为输水工程安全分析提供了支撑平台。