[發明專利]基于BIM模型的土石壩滲流動態可視化監控分析方法

有效

• 申請號: 202110483312.2
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113221215B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 張帥;楊磊;黃成家;肖羽;鄭淑倩
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/27;G06T15/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

1.一種基于BIM模型的土石壩滲流動態可視化監控分析方法，其特征在于：

通過大壩上游、壩腳以及各斷面浸潤線下埋設的測點，獲取實時的監測數據，包括壩體上、下游水位和壩體不同材料分區邊界測點的滲透壓數據；

根據測點滲透壓計算測點壓力水頭h，在測點空間坐標(x,y,z)確定情況下得到浸潤線上該測點的z軸投影點坐標；

對于相同材料的均質壩段，認為其內部滲透是均勻的，即各壩段內部浸潤線為直線，連接各測點投影點即為壩段內部浸潤線；對于壩體心墻，認為其厚度相對大壩厚度可忽略，由于心墻防滲特性，與其相鄰壩段的浸潤線在心墻處被阻斷；

根據監測數據及上一步驟中浸潤線生成方法，基于WebGL技術在BIM模型上生成浸潤線并可視化顯示；

采用粒子群算法優化反演大壩各材料分區的滲透系數，利用反演結果進行正向計算，生成壩體滲流場并在壩體斷面BIM模型上可視化顯示；

對實時的監測滲透水頭數據、前一步驟反演所得各分區滲透系數、正向計算所得滲流場數據進行范圍校驗，若超過系統預設臨界值，則在相應問題點生成報警信息。

2.根據權利要求1所述的基于BIM模型的土石壩滲流動態可視化監控分析方法，其特征在于，所述采用粒子群算法優化反演大壩各材料分區的滲透系數，包括：

初始化假定種群中粒子坐標，即反演分區滲透系數，計算每個粒子對應目標函數，每次迭代中根據種群最優粒子位置以及當前粒子歷史最優位置對種群粒子狀態進行更新，多次迭代后即能找出滿足精度的粒子位置，也就是分區滲透系數。

3.根據權利要求2所述的基于BIM模型的土石壩滲流動態可視化監控分析方法，其特征在于，優化反演目標函數表示為：

式中，n為測點總數；x_i(i＝1,2,...,n)為大壩各部位的滲透系數；w_j為第j個測點的權重因子；為第j測點處的水頭計算值；為第j測點處水頭的監測值。

4.根據權利要求2所述的基于BIM模型的土石壩滲流動態可視化監控分析方法，其特征在于，所述粒子群優化算法表示為：

式中，k表示第k次迭代；i＝1,2,…,M，M為粒子總數；w為慣性權重系數；為第k次迭代粒子i飛行速度矢量的第d維分量；p_id為粒子i個體最好位置的第d維分量；p_gd為群體最好位置的第d維分量；c₁、c₂為學習因子；r₁、r₂為0到1之間相互獨立隨機數。

5.一種基于BIM模型的土石壩滲流動態可視化監控分析裝置，其特征在于，包括：

數據獲取模塊，用于通過大壩上游、壩腳以及各斷面浸潤線下埋設的測點，獲取實時的監測數據，包括壩體上、下游水位和壩體不同材料分區邊界測點的滲透壓數據；

浸潤線生成模塊，用于根據測點滲透壓計算測點壓力水頭h，在測點空間坐標(x,y,z)確定情況下得到浸潤線上該測點的z軸投影點坐標；對于相同材料的均質壩段，認為其內部滲透是均勻的，即各壩段內部浸潤線為直線，連接各測點投影點即為壩段內部浸潤線；對于壩體心墻，認為其厚度相對大壩厚度可忽略，由于心墻防滲特性，與其相鄰壩段的浸潤線在心墻處被阻斷；

浸潤線顯示模塊，用于根據監測數據及浸潤線生成模塊中的浸潤線生成方法，基于WebGL技術在BIM模型上生成浸潤線并可視化顯示；

滲流場生成及顯示模塊，用于采用粒子群算法優化反演大壩各材料分區的滲透系數，利用反演結果進行正向計算，生成壩體滲流場并在壩體斷面BIM模型上可視化顯示；

安全性判斷模塊，用于對實時的監測滲透水頭數據、滲流場生成及顯示模塊反演所得各分區滲透系數、正向計算所得滲流場數據進行范圍校驗，若超過系統預設臨界值，則在相應問題點生成報警信息。