□孫斌

淺議水閘的標準化設計體系

□孫斌

本文針對水閘設計中面臨的標準化程度低、數據傳遞困難、技術手段落后等現狀，通過對水閘設計工作經驗的總結、研究，在嚴格遵守現行國家標準和行業(yè)規(guī)范的基礎上，建立水閘的標準化設計體系。該體系由標準化設計流程、標準化優(yōu)選算法、標準化結構庫、標準化計算庫和工程數據庫5部分組成，并通過計算機程序實現自動化操作。

水閘；標準化；工程數據庫；數據傳遞；智能化

水閘是一種具有擋（蓄）水、泄(引)水、調節(jié)水位、控制流量等多種功能的水工建筑物類型。其應用十分廣泛，是防洪調度、排澇擋潮、引水供水、農田灌溉、景觀蓄水等體系工程的重要組成部分，也是減少自然災害損失、保障人民群眾生命財產安全和促進社會經濟繁榮穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎設施。水閘設計工作十分復雜，傳統的設計模式下，水閘設計人員的工作量和工作難度很大。

1.現狀和對策

在傳統設計體模式下，目前水利工程設計工作存在的主要問題如下。

1.1 標準化程度低

各設計單位目前的設計體系往往只體現在貫標文件和設計手冊的文字當中。設計理念、設計原則、設計流程仍然分散在相關的國家標準、行業(yè)規(guī)范及設計單位積累的設計經驗中，缺乏系統的歸納整理，存在較多的信息孤島，執(zhí)行效率不高。

設計人員的工程方案布置原則、結構型式選擇、計算原理選擇以及計算書格式的使用，完全依賴于設計人員自身的理解、記憶和工作經驗積累，難以進行統一。這在很大程度上影響了設計產品的質量。

1.2 數據傳遞較為困難

很多基礎參數和計算參數需要在各設計環(huán)節(jié)中多次調用，但由于設計體系處于零散割裂狀態(tài)，數據通過紙質媒介進行傳遞，數據格式不統一，傳遞效率低下，也難以實現數據的實時更新。

1.3 技術手段較為落后

目前仍然有一些設計人員依靠各種計算表格甚至是手算來進行設計工作，手動操作量大，自動化程度低，人為干擾因素較多，難以保證設計產品的質量。

基于上述原因，目前設計單位亟需改進設計手段，建立水閘的標準化設計體系，以期實現水閘設計流程的標準化、智能化、集成化建設，進而達到設計效率和產品質量雙提升的目標。

2.標準化設計體系的組成部分

標準化設計體系是一套標準的水閘設計解決方案和資源庫。由標準化設計流程、標準化優(yōu)選算法、標準化結構庫、標準化計算庫和工程數據庫五部分組成。其基礎是現行的國家標準、行業(yè)規(guī)范和設計單位長期以來工作經驗的積累。

標準化設計體系各組成部分的具體內容分述如下。

2.1 標準化設計流程

在對現行國家標準和行業(yè)規(guī)范進行研究的基礎上，提煉出水閘設計的標準流程，用于具體設計過程的流程控制。其目的是對設計人員的設計過程進行指導和全面的規(guī)范，以提高整個設計體系的執(zhí)行效率。

2.2 標準化優(yōu)選算法

水閘設計是一項較為復雜的系統工程，在水文、地質、地形等資料的影響下，設計方案有多種可能的組合。需要設計人員結合工程安全要求、投資控制標準等約束條件，以某種優(yōu)化算法對工程設計方案進行組合、排查、篩選，快速初擬出總體最優(yōu)或近優(yōu)的設計方案，作為進一步開展細部設計的依據。

2.3 標準化結構庫

通過對對水閘的閘室上部結構、閘室下部結構、上下游漸變段和上下游河道段等部位常用的結構型式進行歸納總結，形成標準化結構庫，為設計人員在設計過程中選擇結構型式和進行方案布置提供有力的指導和支持，也對設計產品結構型式的選擇范圍進行限制，避免因設計人員的隨意性過大而影響設計質量和工作效率。

2.4 標準化計算庫

依據現行規(guī)范，將水閘工程設計過程中涉及的各類分析計算的計算原理、計算流程、計算的基本假定及標準的計算書模板等進行整理，轉化為計算機程序并集成，形成結構完整、層次分明的計算資源庫。

2.5 工程數據庫

工程數據庫是存儲工程相關數據的抽象空間，利用工程數據庫可以統一工程數據的格式，并對所有工程數據進行統一的存儲和管理，按照標準化的設計流程，各流程的所需數據都從工程數據庫讀取，并將本流程的結果數據存入工程數據庫。

工程數據庫可以保證各工程數據的即時更新，并能確保數據在各流程之間實現穩(wěn)定、有序的傳遞。

3.標準化設計體系的構建

標準化設計體系的構建應遵循如下步驟：

資料的收集與整理；確定體系框架；編程實現標準化體系。

還需要指出的是，標準化設計體系應具有前瞻性，應該體現最新的設計理念、設計規(guī)范、設計需求的變化。同時，標準化設計體系也具有動態(tài)性。其形成后不是一成不變的，需要持續(xù)的維護和更新，以確保體系的生命力。

4.結語

水閘標準化設計體系是針對水閘工程設計過程提煉出的一套標準化解決方案和工作平臺。相比傳統設計模式，該設計體系下許多繁雜的設計環(huán)節(jié)得到了精簡和串聯，流轉順暢，能夠極大的簡化設計人員的工作，提高設計效率和產品質量?！?/p>

2016-05-06

孫斌，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設計研究院，工程師。