面板堆石坝土石方调配系统仿真研究

面板堆石坝土石方调配系统仿真研究 3 21 25 29 40 40 44 46 河口村面板堆石坝土石方调配系统仿真研究摘要：面板堆石坝是土石坝中最有代表性的一种，因其具有良好的安全性、适应性和经济性，使其逐渐成为坝工建设之首选。土石方调配问题，牵涉到工程的施工进度计划、施工总布置、料场规划因此，如何优质高效地调配土石方并使之能够顺利地真技术在面板堆石坝领域的应用和发展日益广泛，从考，逐渐发展成面板堆石坝工程规划、设计和施工管理中不可缺少的技术手段,并对实现计算机技术应用于水电工程施工近30年，随着计算机技术的不断发展，仿真技术在面板堆石坝的应用与发展也日益广泛，其应用范围从辅示。面板堆石坝的计算机仿真就是运用系统工程的方法模型，通过计算机模拟其施工过程，进行仿真计算，快本文运用计算机仿真技术和系统工程的分析方调配系统，开发了相应的仿真软件。鉴于该工程的实际库，为优化计算提供数据支持。本文介绍了国内外比较据库分类情况提出了离散时间的仿真调度模型，利用调度规则：1）优先考虑资源需求量大的项目；2）优先利用建筑物开挖料，尽量提高直接上坝率，然后从中转场中取料，最最后，结合土石方调配计算模块的特点和河口村工程施Abstract:TheconcretefaceRockfilldamisoneofthemosttypifirstchoicebypeopleinthedamconofthewholesituationoftheconstructionofrockfilldam.Itconcernsconstructioasareferenceofdecision-makingfrominitialhasgraduallydevelopedtplaysanimportantroleinachievinganefficientalrockfilldamconstructionmoreandmoreconstructiondesigntothree-dimensidamistousethemethodofsystemengineering,establishesmathematicalmodeloftheconstructionprocessoftheconcretefacerockfilldam.Throughsimulationandcalcconstructionprogress,theexcavationoftheconstructionprocessinvariousperiods,constructionprogressandtherationtechnicalindexofvariousneedscanbequicklyobtained.Computersimulationtechnicsandtheanalyticmethodofthesystemengithisarticle.TheauthorhasstudiedtheearthworkdeploymentsydamoftheHekouVillageanbuiltupacompletedatabaseinviewonthisarticletheauthorhasfhasalsomadeasimulationschedulingmodelofdiscretetime.Theauthortakesadfollowingschedulingrules:1)Biggerdemandprojematerialshouldbmaterialfromthetransitfield,andfinallyauthorhascombinedtheearthworkcalculationwiththeconditionoftheprojectofHekouVillageandhasdevelopedthesimulationearthworkdeploymen前言我国有两千多年的水利建设历史，大禹通过修建的都江堰至今还造福子民。水利工程中的挡水建种坝型，其中历史最悠久的是土石坝，如今已经成为是当前水利水电工程中重点推广的三大新坝型之一[2表1国内外在建或已经建成的高堆石坝表名称坝高（m）坝型装机容量（MW）建设年份水布垭233面板堆石2002～2009Bakum205面板堆石-马来西亚1996～2003Aguamilpa面板堆石-墨西哥1993竣工三板溪面板堆石2002～2007糯扎渡261.5直心墙堆石55002004开工，在建土石方调配问题是面板堆石坝施工中关系全局杂动态问题。其物料需求大，种类多，而且与施需要综合个方面考虑。施工仿真技术在水电工程中国将计算机仿真技术应用于堆石坝施过程的研究始于1980年。电力大学史精生等人编写程序，针对鲁布革工最小原则，提出了较为满意的方案，主要解决求的问题；刘则邹在此基础上，考虑了坝面作业和运输工天气进行预报，把天气影响的随机干扰以接近真实状坝面施工作业对物料运输的反馈，及时调整机械配套情型表示和建立方法进行了较为深入的研究，提出了循环计算机技术应用于水电工程施工近30年，随着计算机技术的不断发展，仿真技术在堆石坝的应用与发展也日益广泛，其应用范围从辅助目前，从新疆吉林台一级面板堆石坝、江苏溧阳抽水生桥一级面板堆石坝、湖北清江水布垭面板堆石坝等真技术。因此，应用计算机仿真技术对面板堆石坝的本文将针对河口村面板堆石坝，进行土石方中国自1985年修建西北口面板堆石坝开始，用现代技术修建混凝土面板堆石坝，面板堆石坝在全国得到迅速发展和广泛应用。至2004年的不完全统计，己建成和在建的坝已建成的水布垭面板堆石坝，高233m，目前居于世界同类坝型之首。中国的面板面板堆石坝的主体是堆石体，材料用量多、费用大。在一个或两个枯水期达到渡汛挡水的要求，填筑强度较施工过程中的不确定性因素致使施工组织设计更加困难为料源不足、运输能力差、施工强度跟不上进度，从而成本增加。因此，如何优质高效地调配土石方并使之能工程质量、造价和工期的重要问题，关系着工程的成败[表1-1中国混凝土面板堆石坝（坝高大于等于100m）序号坝名地点河流坝高（m）完成年份1水布垭湖北巴东清江23320092三板溪贵州锦屏清水江185.520073洪家渡贵州黔西六冲河179.5600在建4天生桥一级贵州、广西红水河20005滩坑浙江青田小溪600在建6紫平铺四川都江堰岷江760在建7吉林台新疆尼勒克喀什河460在建8马鹿塘云南麻栗坡盘龙江300在建9龙首二级甘肃张掖黑河146.52004瓦屋山四川洪雅周公河240在建九旬峡甘肃张掖洮河136.5300在建珊溪浙江文成飞云江132.52002001公伯峡青海循化黄河132.22004乌鲁瓦提新疆和田喀拉喀什602000龙马云南墨江把边江280在建引子渡贵州平坝三岔河129.53602002街面福建尤溪尤溪300在建浙江宁海124.42001鄂坪湖北竹溪汇湾河124.3在建黑泉青海大通宝库河123.52000芹山福建周宁穆阳溪湖南城步巫水古洞口湖北兴山古夫河117.645芭蕉河湖北鹤峰芭蕉河200在建泗南江云南墨江洒南疆200在建高塘广东怀集111.360在建金造桥福建屏南金造溪111.360在建双沟吉林抚松松江河109.72802003那兰云南金平藤条河108.7在建鱼跳重庆南川大溪河482001鲤鱼汤重庆开县桃溪河在建洞巴广西田林西洋河在建茄子山云南龙陵苏帕河103.62000思安江广西桂林思安江103.42003盘石头河南鹤壁淇河102.22003柴石滩云南宜良南盘江101.8602000浙江江山江山港101.3402003堆石坝的计算机仿真技术就是运用系统工程的度情况和各种需要的定量技术指标。依靠计算机仿真软调整未来的施工计划，又可以控制实施过程中各填筑、各项开挖工程进度的前提下，规划土石方流方的综合平衡，提高开挖料的直接利用率，减少采用了确定性数字模拟技术对缆机浇筑混凝土方案进行优选飞速发展[6]。循环网络通过定义特定的图示符号来描述各种状态，根据施工作业及逻辑关系，将它们用矢线连接起来，并加入控制机制构造出图示模型来表达实际施工过程[7]。基于早期的普通循环网络模型，随后出现的动态随机循环网络通过在结点中引进使得构造的模型能够更好的描述实际工程施工的动态变化情况[8]。近年来，天津大学的学者将循环网络模型与网络计划技术CPM（CriticalPathMethod）相结合，提出了一种全过程动态仿真技术，一方面克服了循环网络模型的复杂性，另一方面利用了CPM网络的进施工组织设计通常采用施工全过程的静态仿真，根及进行工期和工程量的计算和论证。全过程静态仿真建智能化方向发展，实时仿真技术成为了施工仿仿真领域中，已经有学者取得了一些初步的成果：20世纪90年代中期，天津大学运用自适应控制理论与方法，建立了高堆石坝施工过程模型，提出了一个施工过程管理的框架；还有一些学个方面建立了动态模型，例如料物调配模型、交通运输模型、坝体填筑模型等[12]。成的一种新型仿真技术，其实质是采用图形或图像方式可视化系统以三维图形、图像的形式提供了坝区三维场挖的工程进度的查询、施工方案和施工过程的动态仿真真系统的二维表现形式的限制[13]。与方法及其在水利水电工程中的应用逐渐成为堆石坝土石方调配仿真结果，为我们提供了施技术上合理并且理论上最优。但实际上由于各方面的原坝施工仿真时就会发现，土石方优化调运的技术上存在1）有些数学规划模型过于复杂。随着计算机技术的飞速发展，复杂目标函数和大量非线性约束的数学规划都可运用计算机来解决。但如计算机有无法求解的情况，并且数学模型过于复杂也2）数学规划模型不能解决所有问题。运输系统是一个动态的、随机的程，车辆在运输过程中存在着很多随机因素，如：在料场、卸料点的装卸和场内布置受地形条件影响大，道路布置密集、道路交叉运行。传统的解析方法只能计算性能指标，可以说是一3）缺乏深入完善的整体施工仿真模型。在仿真过程中，往往由于开发者对施工细节考虑的不够全面以及对施工过程中的不确定性因素考虑施工计划和优化施工过程，对施工现场的指导性不强。4）需求分析不够。开发人员在系统分析和设计阶段花费的时间过少，往往导致以下昂贵的代价：不得不重新构造代码；由于不正逐渐得到越来越多人的认可，但是在水利堆石坝施工系统是一个复杂的大系统，本文按系统分为土石方调配规划和交通运输两个子系统，管理重点，根据面板堆石坝的土石方平衡设计特点将其分解为土石方调配规划和施工交通运输两个子系统，2）根据面板堆石坝的土石方平衡设计特点，建立面板堆石坝土石方动态调配数学模到土石方调配过程中的定性约束条件，使调3）通过一个工程实例，编制相应的程序以验证面板堆石坝土石方调配系统模型的合2计算机仿真基本原理计算机仿真也称为系统仿真，是人们根据系统的拟模型来实现的，以计算机为主要工具，运行真实系统算机输出信息的分析与研究，实现对实际系统运行状态和演化算机仿真采用数学模型，它使用数学语言描述系统行为子集的特性首先，建立系统的数学模型；然后，建立系统的仿真模算机的程序，使系统的数学模型能为计算机所接受并能计算机仿真的三个基本要素是系统、模型、计算机（包括硬件和软件联系着它们图2-1计算机仿真三要素和三项基本活动第一步：系统建模。要针对实际系统建立模型。第二步：仿真建模。其主要任务是根据系统特点该算法建立仿真模型时，其计算的稳定性、计算精度第三步：程序设计。将仿真模型用计算机能执行第四步：模型运行。分析模型运行结果是否合适，从前图2-2仿真的工作流程根据所用仿真方法的不同，通常将仿真分为连续堆石坝仿真属于离散事件仿真系统。基于离散事件系统最新应用。其基本原理是，在调度规则的引导下，在仿程，记录该过程中系统的状态变化及导致系统状态改变数据。这是一种实验性和试探性的方法，不会出现无解1）对同一问题分别给定不同的参数，多次进行仿真调度，得到多个调度方案，通过2）针对具体的问题，采用好的调度规则，直接得到好的调度结果，从而减少仿真调度的次数。所谓好的规则，是指经过理论推导、仿真或1）仿真钟。若使仿真系统能够比较逼真的模拟真实生产系统，需要实现时间的均匀推进，在仿真系统中定义了仿真钟，通过引入一个定时器，2）规则库。规则库涵盖了系统调度的一般方法与规则。通过引入规则库，可以有效借鉴相关的知识与方法，更加合理地调度施工系统。一定的规则或策略来决定下一步操作的调度方法。由大量地用于调度的研究和实现中，这种方法放弃了寻找最优3）数据源。仿真初始参数可以直接从监控系统中获得实时数据，这可以满足动态实时调度的需求。仿真系统需要记录仿真过程中系统的状态变在系统基础数据库中，仿真过程中的数据被保存下来。工作数据或者输入其它数据以及通过系统自动生成随机的获得能力增加了仿真系统的精确性与反应速度，而其它数将系统模型转换为一个可以在计算机上运行的仿真模3）仿真程序设计与实现，即采用某种程序设计方法及语言，实现仿真策略和仿真模选择适当的时间间隔△t作为仿真时钟推进时的增量，时钟每次由t推进到达t+△t后就检查是否有事件发生。若有事件发生，相应地改变事件发生在t+△t时刻。这种方法会因时钟步长的精度问题而使一些发生在t至t+△t时段在这种方式中，仿真钟是按下一个最早发生事件的事件表中始终选择具有最早发生时间的事件记录，然后仿真钟每一类事件，仿真模型建立相应的事件子程序，并根据仿真钟就从一个事件发生时间推进到下一个最早发生事件的时间上图2-3事件步长法框图图2-4时间步长法框图分析，经过多级转换、整合等相似过程而形成的最终集中地反映实体的主要特征和运动规律，从而达到对1）清晰性。一个大的系统往往由许多子系统组成，因此对应的系统模型也由许多子模型组成。在子模型与子模型间，除了为实现研究目的所必需的信息联系以外，相互耦合2）切题性。系统模型只应该包括与研究项目有关的方面，也就是与研究目的有关的系统行为子集的特性的描述。对于同一个系统，模型不是唯一的，研究的目的不同，模型3）准确性。同一个系统的模型按其精确程度要求可分为许多级。对不同的工程，精确度4）集合性。是指把一些个别的实体能组成更大实体的程度，有时要尽量从能合并成一个2）带时标的DEDS模型：赋时Petri网络模型、TIM/RTIL模型、双子代数模根据系统输入信息及状态演变的确定或不确定性，分成确定性DEDS模型和随机性DEDS模型；也可根据状态变化的量化特征，分成逻辑（定性）模型与数量（定量）模型从现有模型的形成过程看，DEDS建模的常用方法主要有排队论方法、网络图或事件3面板堆石坝土石方调配系统概述面板堆石坝土石方调配过程是一个复杂的客观过程。由于常常是多料源、多料种上坝，而且与施工进度计划密态问题，并且与施工机械的配置、道路系统的布置、等诸多方面，相互影响、相互制约。因此，面板堆石坝的土石方微观，逐步细化的过程，需要综合而全面的考虑，才能制定出切面板堆石坝土石方调配问题的影响因素主要有1）施工进度计划是面板堆石坝施工组织设计中研究的主要内容。施工进度计划规定了各项工程施工的顺序和速度，是控制工程施工的依和建筑物开挖进度一般是其施工的控制性进度计划。由于枢纽建筑物开挖料与坝体填筑开挖料在供需的质的矛盾，为满足开挖料直接上坝的要求，需拟定控制2）施工总布置主要包括枢纽布置和施工道路布置，其布置是否合理也关系到面板堆3）料场规划是施工组织设计的重要内容之一，也是指导和组织上石方动态调配的具图3-1土石方调配活动关系图料场规划在面板堆石坝施工中是极为重要的，然工程都经历过一些挫折，主要表现在料源选取不合适，条件差、开采强度低、开采成本高和施工碾压困难等，均不能满足工程需要的情况，从而使工程造价大幅度增体结构特点和一般要求，选取最优料源，以提高上坝料造价，是一项非常重要的研究工作[19]。面板堆石坝的施工，要在较短时期内将料场大分期分批开采出来，以填筑大坝，并达到一定的质量要求所谓开挖料，即溢洪道、导流洞、泄洪洞、引水发电洞等枢效料。开挖料的利用在国内外堆石坝施工中放在优先考规划料场的实际可开采总量，应考虑料场的调查勘探精度、料物天然容重的差值，以及料场开采、加工、运输等各种损失量就地、就近取材；先上游、后下游，或优先尽量减少运输过程中的坡度，特别在使用大型载重汽这些均为国内外填筑堆石坝一致的经验。代替料的种类很多，如枢纽建筑物的各种弃渣、风化料、各种坡积料等，特别是各种建筑物的开挖弃料，应该筑坝材料，不仅解决了料源问题，还解决了弃渣场地，造价，缩短了工期，否则弃渣将会堵塞下游河道，造成发电尾水转等环节的费用，最终实现面板堆石坝土石方的优化调运。土石方调配系统中包含着各要素以及各要素之间存在的相互关系。系统组成要素有：开挖项目、填筑项目、中转场、弃渣场、料场、道路及施工机械等。各要素之间的相互关系主要是指各要素在时间和空间上2)填筑项目：是指工程建设中所有需要进行填筑的项目，如大坝、上下游围堰以及场地3)中转场：是指由于开挖项目与填筑项目在施工进度上存在着不一致，而用于临时存放能满足设计参数要求的开挖料备用场所。中转场要求将具有不同物理性质的料物分开4)弃渣场：即开挖料弃料的场所，存放不能满足填筑项目要求的开挖料，或存放虽能满5)料场：是指专门用于开采填筑料物的场所。料场主要用于补充坝体填筑中各建筑物供土石方调配系统中各组成要素的时间联系，主要是指在整填筑项目分别会受到各自施工进度的制约，中转场、弃渣场以及物料调配情况，会对下一时段的土石方调配产生影响。因此，在土石方调配系统中各组成要素的空间联系实质上表现为施工过程中各要素之间的物料场以及中转场为供料源，填筑项目、中转场以及弃渣场为为供料源，又是受料源。因此，土石方调配系统的料物流向（见图3-2）可以分为六类：从开挖部位运至中转场，意味着暂时未被利从中转场运至填筑部位，意味着将存放于中转场的料物运至填筑部位利用。图3-2土石方流向图中转场、弃渣场、料场、施工道路等各系统要素的属性以及相互关系来进行表述，建立以全过程调配费用最低为目标函数，综合考虑影响动态调配平衡的定量和定性因素为约束条件的数学模型。本数学模型假定施工布置规划以及开挖和填筑施工进度等前期工作已经完土石方调配系统的目标是土石方调配系统的总费用最低，F=MinΣCij(t)Xij(t)Cij(t)是t时段由供料源i调配到受料源j的土石料的调运单价；Xij(t)为t时段由供料源i调配各时段从某开挖项目到所有受料源的调配量之和应等XWiTjSt——St时段开挖项目Wi到填筑项目Tj的料物调配量；XWiZmSt——St时段开挖项目Wi到中转场Zm的料物调配量；XWiQlSt——St时段开挖项目Wi到弃渣场Ql的料物调配量；AWiSt——St时段开挖项目Wi的开挖工程量。各时段所有供料源到某填筑项目的调配量之和应等于此填筑项目该时段内的填筑总XZmTjSt——St时段中转场Zm到填筑项目Tj的料物调配量；XLkTjSt——St时段料场Lk到填筑项目Tj的料物调配量；ATjSt——St时段填筑项目Tj的填筑工程量。XLkZmSt——St时段料场Lk到中转场Zm的料物调配量；ALk——料场Lk储量。4)料场开采强度约束ALkSt——料场Lk在时段St的最大开采量ALkSt——St时段料场Lk的最大开采量。AZmSt——St时段初中转场Zm的料物堆存量；VZ——中转场Zm的容量。m中转场在某时段初已有供料源转存料量应大于该时段中转场需提供给填筑项目的料物其中，AWiZmStX(Wi)ZmTjStXALkZmSt——St时段初中转场Zm库存开挖项目Wi的开挖料量；St时段中转场Zm需将库存开挖项目Wi的开挖料运至填筑项目Tj的料物——St时段初中转场Zm库存料场Lk的开采料量；X(Lk)ZmTjStX——St时段中转场Zm需将库存料场Lk的开采料运至填筑项目Tj的料物量。中转场此时段初始堆存量应为此中转场上一段初始堆存量与上一时段进出此中转场的所有中转料场在土石方调配的最后时段内，其Vl——弃渣场Ql容量。运输路径约束反映了开挖项目、填筑项目、中转场、弃渣场、料场的使用规划，这其中包括质量规划、空间规划、时间规划等定性因素的描述，以及各自相互的空间关系。因此，运输路径约束是进行土石方动态调配最重要也是最基本的数据。根据土石方调配系统过此运输路径进行料物调配的调配量为0，即Cij(t)=0。优先料源约束是指某些开挖项目或者料场的料物在优先满足坝填筑要求下，多余的料物在其它受料源进行统一调配。如有多个优Cij(t)≥0；Xij(t)≥01）单纯形法。单纯形法是典型的运筹学方法，是美国运筹学家Dnaztgi创的，它给出了一种在可行解集的极点中搜索最优解点便能较快找到最优解，单纯形法可以不受变量多少规划问题的一种十分有效的方法，其计算过程如图3-2所示。图3-2单纯形法计算过程第一步：除非负性条件为不等式外，其它约束条件为不等式。第二步：选择初始基本可行解，即迭代法的起可行解的变量为基本变量，其余为非基本变量。令其量作为初始基本变量，得到初始基本可行解。由引入系数，约束条件方程中只出现一个，而且目标函数中不含基本变量。选择非基本变量进入基本变量。一般选择在系数的变量。该变量所在的列为基准列。新的基本变量。这个变量称为退出变量。一般基准列中各约束条土石方调配系统是一个受空间、时间约束限制的复杂系统，其思路为：以全过程调配费用最低为目标函数，综合考虑调配过程中定量和定性化的约束条件。将整个施工过程划分为若干时段进行规划，并将状态转移关系引入到中转料场的平衡约束，从而表达时空转移条件，通过时空转移将动态问题静态化。再采用运筹学方法（单纯形法）求解，进行调根据前述所建立的土石方动态调配数学模型和面调配。土石方动态调配的主要目的是：得出调用以石方流的流向、所经道路量等；为确定土石方调配表3-1单位物质运价表调配单价是对调配成本影响最直接的参数，由三部分组成：运输费、装车费、开采费。运输费用是指每单位方用；装车费是指单位方量的土石料装运所需采费是指单挖项目开挖料直接上坝时以装车费计算；当由中转场供装车费计算；当由开采料场供料时，调配单价以开采费加在线性规划中，某种物质需要调运时，其计量单位可以是重量、包装单位或其它。已该种物质（以后通称销地，用j=1,……,n表示从第i个产地到第j个销地的单位物质运土石方调配系统整体规划是指对系统内各个要目、料场、中转场、弃渣场以及道路等各个要素及其相互关系基础的数据，进行调配规划的前开挖项目、料场的确定的，例如开挖项目中的覆盖层和深层开挖的用途不同，填筑项目的确定也是根据不同料性来进行分解。例如面坝面损失系数等。弃渣场由于没有料性的要求，其划分数为弃渣场容量、堆积容重等；中转场是指同一类型料同时承担几种料物时，则分解为多个中转场分别进行堆存。其采率等。施工道路是指在面板堆石坝施工过程期间所用各填筑项目的填筑方量和进度是调配过程中的约束条件配进料不允许在本时段内调出，则在划分时段内的中转越细则对中转场调配进出料的限制配过程就越接近实际用是从宏观的角度来研究施工期最佳流向及数量，而坝土石方调配系统分期规划是指对各时期内的调配约束条件确定括开挖项目、开挖量约束和填筑项目、填筑量约束，它们是依据施工总进度、件来确定；弃渣场受料是根据具体施工过程中的施工要是调配过程中最重要的参数，主要依据土石方调配的质素来确定，其运距的取值由该分期的实际情况完成以上土石方动态调配建模的基本步骤后，就可以建立数学优化模型。通过程序求解即可得出优化后的调配方案。再根据料4面板堆石坝土石方调配软件设计在软件开发时，采用软件工程的思想和方法可以提高软靠性和维护性，本文采用此方法对面板堆石坝土石方动们所熟悉的某种自然语言进行的。而系统的最终实现语言来对系统进行描述，这种语言就是编程语言。编是，它的设计出发点就是为了能更直接地描述问题域中们之间的关系。OOPL使程序能够比较直接地反映客观世界的本来面目，而且使软件开发人员能够运用人类认识事物所采用的一般思维方法来进行软件开发。在一个比较理想的OOPL程序中，问题域有哪些值得注意的事物，程序中就有哪些对象；问题域中的事物之间是什么关系，程序中的对象之间就具有什么关系。这关系。面向对象的语言和人类认识、理解客观世界所使Delphi拥有一个可视化的集成开发环境（IDE采用面向对象的编程语言ObjectPascal和基于部件的开发结构框架。Delphi它提供了500多个可供使用的部件，利用这些部件，开发人员可以快速地构造出应用系统。开发人员也可以根据自己的需要修改部件或用Delphi本身编写自己的部件。主要特点如下：1）直接编译生成可执行代码，编译速度快。由于Delphi编译器采用了条件编译和选择链接技术，使用它生成的执行文件更加精炼，运行速度更快。在处理速度和存取服务器方面，Delphi的性能远远高于其他同类产品。2）支持将存取规则分别交给客户机或服务器处理的两种方案，而且允许开发人员建立一个简单的部件或部件集合，封装起所有的规则，并独立于服务器和客户机，所有的数据转移通过这些部件来完成。这样，大大减少了对服务器的请求和网络上的数据传输量，提高了应用处理的速度。3）提供了许多快速方便的开发方法，使开发人员能用尽可能少的重复性工作完成各种不同的应用。利用项目模板和专家生成器可以很快建立项目的构架，然后根据用户的实际需要逐步完善。4）具有可重用性和可扩展性。开发人员不必再对诸如标签、按钮及对话框等Windows的常见部件进行编程。Delphi包含许多可以重复使用的部件，允许用户控制Windows的开发效果。5）具有强大的数据存取功能。它的数据处理工具BDE(BorlandDatabaseEngine)是一个标准的中介软件层，可以用来处理当前流行的数据格式，如Xbase、Paradox等，也可以通过BDE的SQLLink直接与Sybase、SQLServer、Informix、Oracle等大型数据库连接。Delphi既可用于开发系统软件，也适合于应用软件的开发。6）强大的网络开发能力，能够快速的开发B/S应用，内置的IntraWeb和ExpressWeb使得对于网络的开发效率超过了其他任何的开发工具。图4-1土石方调配系统结构图土石方动态调配系统软件的总体目标是：能够动态调配优化，为施工组织设计人员提供信息和决设计时遵循以下原则[21]：1）阶段性。软件设计首先从总体到局部的步骤进行全面规划，然后再按由分到总的2）实用性。注重软件的实用性，而且要考虑大量数据的存贮、维护与更新的方法，3）开放性。软件应具备较友好的人机界面，便于用户使用。基于以上的原则以及对面板堆石坝土石方调配系统的分析，将其分解为土石方模块，为使两模块之间能够有效的藕合，通过共享工程数据管理是程序设计中的一个很重要的方面很大的方便，而且还可以提高程序的运行效率。因此，再通过Delphi的BDE访问ODBC数据源对象。数据库结构图如图4-2所示。图4-2仿真调度数据库结构图系型数据库也就是把相互联系的数据存放在一义表间的关系，Access就是使用这种关系，系一般有三种形式：一对一关系、一对多关系和多对多关系。要使表间建立每一个表选择一个主关键字字段，并要求该字段对于表中的每一个记录都是Access关系数据库开发一个应用程序次应充分理解如何把数据库分为不同的表，每个表间的关系是什么样的MicrosoftOpenDatabaseConnectivi问网络数据库的Windows(R)应用程序提供了一种通用的语言。可以对多种数据库安装库管理系统(DBMS)中的数据，并使用结构化查询语言(SQL)作为访问数据的标准。OD以用ODBCAPI和ODBCSQL语句来编写应用程序。对表可以进行记录项滚动、更新(增图4-2ODBC体系结构的基本工具，同样也是软件进行中间运算、统计功能等的中间基于工程数据库的设计原则以及本系统结构设计数据库设计思路为：将全部运行资源存储在数据数据维护接口，数据库管理员或仿真人员通过此接口管理仿数据等工程资源和对象的定义、修改和删除等操作；过此接口进行仿真资源配置，构成实验框架和运行仿载体，又是仿真功能模块间数据交换的桥梁纽带，在仿真运块之间的数据和控制信息传递、交换以及交互操根据土石方调配系统的特点，工程数据库可分为调配规划和仿真边界的初始条件数据；结果数据表4-1填筑项目表字段字段名称字段类型中文含义NumString填筑项目编号NameString填筑项目名称AmountSingle填筑总量DensitySingle面板堆石坝土石方调配系统由土石方调配规划既互相独立又相互联系。针对土石方调配规划系统的特点，本文开发了相应的软件系统，图4-3河口村面板堆石坝土石方调配流程图5面板堆石坝土石方调配仿真软件开发实例河口村水库工程是一座以防洪、供水为主，兼顾灌溉、发用的大（2）型水利枢纽，沿坝轴线从右往左依次为混凝土面板堆石坝、溢洪道、引水发电洞、1#泄洪洞及2#泄洪洞。电站厂房位于坝下游400m的左岸，布置有上、下厂房。大水库大坝坝线位于余铁沟口上游约350m处，混凝土面板堆石坝趾板建基面最低高程泄洪洞在坝址左岸的溢洪道左侧附近，由引渠高位洞为2#泄洪洞，由导流洞经龙抬头改建而成，进口高程为210.00m（设一个事故检修发电引水建筑物由引渠、拦污栅、喇叭口、事故检修门及门井、主洞、上、下厂房、表5-1河口村面板堆石坝分期表在料物调配问题解决中，对分期施工进度的考虑主程量；二是不同建筑物的分期开挖工程量；三是在不同施工期动态特性。在录入数据时应该考虑自然方、堆方和坝上图5-1河口村面板堆石坝坝体分期填筑剖面图完工，坝体分四期填筑，从2010年2月初开始填筑，201表5-2料场特征表料场特征信息表包括料场的编号、名称、储量等信息，如表5-2，料场特性指具有不同料场空间位置、不同类型的料物储量的特征。筑料的一致性。在调配关系中，选用松树滩土料围堰防渗土料场，河口村土料场南区土料作为备用料场，河口村石临时堆料场特征信息表包括临时堆料场的编号、名称和容量等信息，如表5-3所示。临时堆料场容量在一般情况下作为堆方量录入。本工程共设设临时堆料场2个，容量220.6万表5-3临时堆料场特征表表5-4弃渣场特征表本工程最主要的开挖项目有大坝土建工程、溢洪道开挖、泄对于坝体的不同施工分区，重点应考虑两个问题：场开采料、建筑物开挖料利用时考虑；二是分期施工的中考虑。一个开挖项目必须具有同样的料物性能，只能挖项目的料物性能不同（如一部分用于大坝次堆石区，一部分途不同，则须分解为不同的项目。开挖项目信息表包括表5-5大坝土建工程开挖列表表5-6其他开挖项目列表历时4个月，平均填筑强度为5.84万m3/月。2009年11月初河床截流，2011年3月份拆除下游围堰防渗部分填筑量，共3.46万m3。表5-7填筑项目列表月，平均填筑强度25.22万m3/月，坝体临时断面达到225.5m高程，满足度汛要求，临时断面平均上升速度为11m/月。坝体二期填筑工程量为229.68万m3，从2010开始至2011年2月底完成，历时8个月，平均填筑强度28.71万m3/月，坝体全断面上升到238.5m高程，具备一期面板施工条件，坝体全断面平均上升速度为8m/月。坝体填筑强度28.17万m3/月，坝体填筑至286m高程，坝体全断面平均上升高度为7m/月。坝体四期填筑工程量为1.04万m3，在坝顶防浪墙施工完成后进行，安排在2012年3月调配关系表中列出了所有的供料区（建筑物开挖、中转场、料场）围堰、中转场）以及供料区与弃渣场之间的匹配关系，匹配关间上是否同步。所以，当开挖工期和填筑工期发生改变表中包括运距、松散系数、弃渣系数、路径和调配单价等信息实际施工中，路径、弃渣系数和调配单价通常会发生改采和填筑情况，应该由施工方当天录入；而中转场和弃表5-8调运单价表大坝场场场场123456789100000000200000000300000004000000050000000600000007000000008000000009000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000方0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000挖000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000表5-9主要道路表根据工程布置、施工方法、施工机械规格和对外施工与后期施工、临时道路与永久道路、施工与运行管表5-10开挖物料上坝折算系数表5-11料场物料上坝折算系数耗，料物的松散系数也会在这些过程中发生改变。比如，对于松散系数，开挖后的松散系数和上坝后的松散系数不一样，对时，就需要引入折算系数的概念，将松散系数和弃渣系方（堰方）、堆方和自然方之间的折算。分别参照建筑物开坝的折算系数表，通过式（5-1）和（5-2）可计算出建筑物直接上坝、中转上坝、料场和折算系数=松散弃数×利用系数利用系数=1-弃渣系数根据河口村工程岩石特征，建筑物开挖施工方法建筑物开挖料可采取直接上坝的方式，剩余料根据实际情况采取中转或弃渣的方式。所以，开挖建筑物到填筑区的利用方式为1，到中转场的利用方式为2，到弃渣场的利用方式为3；从中转场到填筑区的利用方式为1。另外，料场开采料采取直接上坝的方式，表5-12利用方式表填筑部位主要考虑大坝的主堆石区、次堆石开采料的详查和复查工作，确定其适于填筑的部位表5-13填筑特性表基于土石方动态调配模型建立的基本步骤，通过窗体即料场整体规划参数的输入，主要包括开挖项目、弃渣场、道路等调配系统内的各个要素。在此窗体内（如图5-2所示）可以对各要素的属图5-2整体规划窗体图5-3调配时段窗体完成对料场整体规划数据的输入后，就可以添加调配时段信息，其窗体形式如图5-3图5-4分时段规划窗体土石方调配时段划分完毕，则对各调配时段内场规划这里包括开挖供料约束、填筑受料约束、开采强度约束等。分时段料场规划窗体如图5-4所示。以开挖供料约束为例，左侧对话框内的开挖项目列表是由料场整体规划数据自动生成。通过对列表内开开挖项目。当可开挖项目的开挖方量为零时，则表示本限制；当可开挖项目的开挖方量为具体数值时，则表示本时段填筑受料约束、开采强度约束、弃渣受料约束的对话窗体功能图5-5道路约束窗体道路约束是土石方动态调配模型中最重要的基础数据，反时间规划等定性以及定量的调配因素。因此，道路约束确与否。道路约束窗体如图5-5所示。这里为保证数据输入的正确性，供料源列表和受料源列表都是根据前几项约束的输入数据自动生成，道路成。通过选择相应的供料源、受料源以及之间所基本信息。其中，道路长度则根据实际情况输入，反映对各调配时段内的料场规划完毕后，返回到如图5-3所示窗体，输入相应的费用和损失系数等相关调配参数。确定调配参数输入完整表5-14填筑前期调配结果表5-15围堰填筑时期调配结果表5-16大坝填筑Ⅰ期调配结果表5-17大坝填筑Ⅱ期调配结果表5-18大坝填筑Ⅲ期调配结果表5-19大坝填筑Ⅳ期调配结果经料场规划，整个料场直接填筑率比较高，上下游表5-20填筑项目受料分析表（万m³)根据各期临时堆料场的进出料情况，就可以对临图5-61号临时堆料场堆存时段图图5-62号临时堆料场堆存时段图根据各个调配时期弃渣场的堆存情况，就可以对图5-81号弃渣场各时段堆存情况图5-92号弃渣场各时段堆存情况图5-103号弃渣场各时段堆存情况图5-111号弃渣场各时段堆存情况根据各期土石方的调运路线，即可得出各条施工道路调运时段的各期月平均运输强度，从宏观上分析出各条道路的运输高峰期，为施工交桥。各条道路运输强度图如图5-12所示的形式来表示。图5-122#道路运输强度图6总结与展望土石方调配是一项复杂的系统工程，直接影响的土石方调配方案中，只依赖于定性分析或者定量工系统仿真发展中的一个显著特点是，考虑了定性法求解。总之，该领域所要研究的问题还很多，本文针对堆石坝施工系统仿真，重点讨论了其利用系统的观点，对土石方调配系统内各要素了土石方动态调配数学模型，并确定了模型建立的基本的约束条件，也考虑到调配过程中道路动态变化的特性堆石坝的施工非常复杂，不确定性因素多。本似工程中的经验，设置可信各种施工参数，用户在仿真本文采用软件工程的思想和方法对面板堆石坝土石方动态调配软件进行了系统分析