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。