1、计算机三维仿真技术在水利工程中的应用【摘要】随着计算机技术的进步，计算机三维仿真技术得到飞速发展，尤其是计算机三维仿真技术实现了可视化技术后，在很多行业和领域有了较大的应用，并解决了其中很多棘手的问题。文章对计算机三维仿真技术在水利工程中的应用进行探讨，具有一定的借鉴意义。 【关键词】计算机；三维仿真技术；水利工程；应用 中图分类号： TV 文献标识码：A 前言 文章对计算机三维仿真技术的特点和在水利工程中应用的意义进行了简要介绍，对计算机三维仿真模拟技术的实现过程进行了阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对计算机仿真技术在水利水电工程中的应用研究进行了探讨。 二、计算机三维仿真
2、技术的特点 三维仿真技术是利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术，以模拟的方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图形界面，使之在感知行为的逼真环境中，获得一种身临其境的感受。例如韶关市城市规划三维辅助决策系统 ，利用地理信息系统、三维空间建模、遥感等现代信息技术，以数字地形数据、遥感影像数据、数字高程模型数据以及三维城市要素模型等数据为基础，在三维虚拟空间内实现局部的规划和建筑设计方案与区域景观的实时、多方案综合分析与决策。计算机三维仿真技术的特点如下： 1.可快速对多种施工方案进行比较：如对于某个混凝土坝工程的浇筑施工模拟，通过计算机仿真技术可在短时间内就能仿真模拟出
3、若干个可行性施工方案，施工技术人员在分析模拟结果的基础上，再分析判断出对工程浇筑施工有较大影响的因素，获得浇筑施工过程中的关键时期阶段信息，据此便可提前做好充分的预防准备措施。 2.成本相对较低，与进行真实的模型试验不同，计算机仿真模拟技术是对原型结构进行虚拟模拟，不需要制作真实的原型结构模型，只需要相应的软件购买费用，而且购买一个软件后可相对的长期进行多方案的模拟计算，软件的重复使用率较高，使得应用成本低。 3.模拟结果的可靠性较高，计算机的高准确性决定了在软件系统模型设置正确，以及软件程序编制正确的前提下，工程相应的施工模拟仿真分析就会满足在进行模型的模拟仿真分析前预先考虑到的各种约束条件
4、。 4.实用性强，计算机仿真技术可应用的领域极为广泛，只要能用数学方式进行表达和描述的问题模型，基本上都能够用计算机进行相应的仿真模拟计算。 三、计算机三维仿真在水利工程中应用的意义 1.提供可视化功能支持 三维仿真技术可以依靠相关的软件进行辅助操作，对水利工程规划方案和规划过程进行详细的系统设计，能够提供可视化的支持，能适当的对规划的对象进行高度、方向、颜色等方案筛选和比较，使得规划的决策更为科学、合理、直观。同时，相比传统的设计辅助图，三维仿真技术拥有更强的决策和设计功能，可以降低规划决策的失误率，规避设计所带来的风险。如，2006 年 9 月，人民大会堂公映的大型传奇史诗影片圆明园 ，通
5、过先进三维仿真技术，将“圆明园”真实的再现在世界人们的眼中。 2.多样化的数据服务 利用三维仿真技术进行三维模拟和三维仿真系统的设计，可以利用三维仿真系统查询相对对象的信息资料，为规划设计者提供水利工程的信息资料。在水利工程规划三维辅助决策系统中，在功能方面提供了三维基础功能、规划信息查询、规划方案评审、规划辅助分析、规划辅助设计、三维管网管理等六大功能，并利用现有水利工程综合管理信息系统和基础数据共享平台进行对接。 3.提高规划项目的管理效率 通过制作项目模型或者提供静态的三维效果图来展示项目的整体规划过程，这具有很大的局限性，无法完成规划对象的修改和管理。水利工程三维仿真技术可以设计一个可
6、操作的三维仿真系统，为开发机构或城市规划单位提供高精度的数据服务和视觉质量。在需要修改或增减项目工程的过程中，可以直接导入或更新相关的数据信息，可以及时作出方案调整和实施，提高规划项目的整体管理质量和效率。 四、计算机三维仿真模拟技术的实现过程 计算机仿真模拟技术是以数学理论为基础逐渐发展起来的一门技术，对于客观现实的事物和问题，计算机并不能直接对其进行分析和处理，而是需要建立一个能反映待研究事物或问题的本质特征，同时还要求能被计算机所分析处理的”模型” 。计算机仿真模拟技术的实现流程主要如下：研究对象特征分析，建立数学模型，计算机分析处理，获得仿真结果。在实际应用过程中通常表现为以下步骤。
7、1.建立模型：根据具体的研究目的和研究对象的特征，在进行计算机仿真模拟计算前，应先根据实际问题的特征确定一个适当的分析系统，并结合实际工程参数确定系统的约束条件和边界条件。再利用相关的数学、力学及其他相应学科的有关理论，把抽象出来的分析系统用一个数学模型表达式描述出来，即建立了相应研究问题的“数学建模” ，模型建立的准确程度决定着仿真模拟计算结果与工程实际情况相符合的程度。 2.输入模型：模型的输入过程即是对上一步骤建立的“数学建模”结合软件的功能特点转化为计算机能够识别和处理的形式，这种形式所体现的模型内容，即是相应的“计算机仿真模拟模型” 。建立和输入模型是进行计算机进行仿真模拟计算的关键
8、环节。 3.仿真计算分析：将上面输入计算机的仿真模型载入相应的计算机计算模块中，按照预先设置的各种施工方案，来进行相应的仿真模拟计算，这便是所谓的“计算机模型的仿真计算”过程。 4.仿真模拟计算结果分析：仿真模拟计算的目的是为了反映一个问题的发展状况，仿真模拟计算的结果包含着系统对输入模型运行处理的信息，对这些信息的分析和评估是进行计算机仿真模拟研究的最终目标，因此我们应充分结合工程的实际情况，结合经验来分析和处理仿真计算的结果，使防止模拟能够指导真实的实际工程施工。 五、计算机三维仿真技术在水利水电工程中的应用研究 1.复杂地下洞室群施工动态可视化仿真与优化方法研究 地下厂房系统施工开挖量大
9、，施工强度高，施工条件复杂，是一个极其复杂的过程。由于工序的作业时间的随机性，容易产生随机排队现象而影响其他作业；由于地下洞室系统纵横交错，布置密集，高差大，施工通道少，使得各工序配合与相互干扰错综复杂；在安排各个洞室施工先后顺序及隧洞施工顺序时，需要考虑对工程的总工期、围岩稳定、通风散烟条件、施工强度以及交通运输等问题的影响。各个洞室施工在时间、空间上的逻辑关系复杂，传统横道图难以直观地揭示其复杂的时空关系。因而仅靠设计人员采用传统的方法分析计算，难以确定合理的施工机械设备配套方案、制定合理的施工进度计划和施工组织设计方案，难以全面、快速、准确地掌握施工全过程。 2.水利水电工程施工导截流三
10、维动态可视化仿真方法研究 水利水电工程施工导流设计和管理过程，往往需要涉及大量的数据及图形信息，如坝区的水文、地形、地质资料以及枢纽设计、施工场地布置和施工导流方案设计等各种数据及图纸。高效、简便地对这些信息进行管理，是提高设计效率及施工管理水平的关键之一。同时，施工导流方案设计是施工组织设计的重要环节，其设计过程复杂，对不同的导流方案很难进行直观的比较，所以实现施工导流形象直观的表达具有重大的现实意义。 结束语 计算机三维仿真技术已经实现了可视化，这对水利工程中的相关施工和维修检测中相关问题的解决具有实际意义，随着计算机三维仿真技术的进一步发展，它在水利工程中奖发挥更好的效果，让我们拭目以待。参考文献 1盛玉凤.计算机三维仿真虚拟技术在水利工程规划中的应用J.科学技术 2011(13):52-54.2杨锋.计算机三维仿真技术应用J.信息化技术.2012（4）：34-35.3张明.三维仿真技术在水利工程现实仿真中的应用J，2010（7）：75-77. 4高鹏.浅析计算机三维仿真技术中可视化技术的的应用J.水利科技.2011(11):11-13.
