浅议水闸的标准化设计体系

□孙斌

浅议水闸的标准化设计体系

□孙斌

本文针对水闸设计中面临的标准化程度低、数据传递困难、技术手段落后等现状，通过对水闸设计工作经验的总结、研究，在严格遵守现行国家标准和行业规范的基础上，建立水闸的标准化设计体系。该体系由标准化设计流程、标准化优选算法、标准化结构库、标准化计算库和工程数据库5部分组成，并通过计算机程序实现自动化操作。

水闸；标准化；工程数据库；数据传递；智能化

水闸是一种具有挡（蓄）水、泄(引)水、调节水位、控制流量等多种功能的水工建筑物类型。其应用十分广泛，是防洪调度、排涝挡潮、引水供水、农田灌溉、景观蓄水等体系工程的重要组成部分，也是减少自然灾害损失、保障人民群众生命财产安全和促进社会经济繁荣稳定发展的重要基础设施。水闸设计工作十分复杂，传统的设计模式下，水闸设计人员的工作量和工作难度很大。

1.现状和对策

在传统设计体模式下，目前水利工程设计工作存在的主要问题如下。

1.1 标准化程度低

各设计单位目前的设计体系往往只体现在贯标文件和设计手册的文字当中。设计理念、设计原则、设计流程仍然分散在相关的国家标准、行业规范及设计单位积累的设计经验中，缺乏系统的归纳整理，存在较多的信息孤岛，执行效率不高。

设计人员的工程方案布置原则、结构型式选择、计算原理选择以及计算书格式的使用，完全依赖于设计人员自身的理解、记忆和工作经验积累，难以进行统一。这在很大程度上影响了设计产品的质量。

1.2 数据传递较为困难

很多基础参数和计算参数需要在各设计环节中多次调用，但由于设计体系处于零散割裂状态，数据通过纸质媒介进行传递，数据格式不统一，传递效率低下，也难以实现数据的实时更新。

1.3 技术手段较为落后

目前仍然有一些设计人员依靠各种计算表格甚至是手算来进行设计工作，手动操作量大，自动化程度低，人为干扰因素较多，难以保证设计产品的质量。

基于上述原因，目前设计单位亟需改进设计手段，建立水闸的标准化设计体系，以期实现水闸设计流程的标准化、智能化、集成化建设，进而达到设计效率和产品质量双提升的目标。

2.标准化设计体系的组成部分

标准化设计体系是一套标准的水闸设计解决方案和资源库。由标准化设计流程、标准化优选算法、标准化结构库、标准化计算库和工程数据库五部分组成。其基础是现行的国家标准、行业规范和设计单位长期以来工作经验的积累。

标准化设计体系各组成部分的具体内容分述如下。

2.1 标准化设计流程

在对现行国家标准和行业规范进行研究的基础上，提炼出水闸设计的标准流程，用于具体设计过程的流程控制。其目的是对设计人员的设计过程进行指导和全面的规范，以提高整个设计体系的执行效率。

2.2 标准化优选算法

水闸设计是一项较为复杂的系统工程，在水文、地质、地形等资料的影响下，设计方案有多种可能的组合。需要设计人员结合工程安全要求、投资控制标准等约束条件，以某种优化算法对工程设计方案进行组合、排查、筛选，快速初拟出总体最优或近优的设计方案，作为进一步开展细部设计的依据。

2.3 标准化结构库

通过对对水闸的闸室上部结构、闸室下部结构、上下游渐变段和上下游河道段等部位常用的结构型式进行归纳总结，形成标准化结构库，为设计人员在设计过程中选择结构型式和进行方案布置提供有力的指导和支持，也对设计产品结构型式的选择范围进行限制，避免因设计人员的随意性过大而影响设计质量和工作效率。

2.4 标准化计算库

依据现行规范，将水闸工程设计过程中涉及的各类分析计算的计算原理、计算流程、计算的基本假定及标准的计算书模板等进行整理，转化为计算机程序并集成，形成结构完整、层次分明的计算资源库。

2.5 工程数据库

工程数据库是存储工程相关数据的抽象空间，利用工程数据库可以统一工程数据的格式，并对所有工程数据进行统一的存储和管理，按照标准化的设计流程，各流程的所需数据都从工程数据库读取，并将本流程的结果数据存入工程数据库。

工程数据库可以保证各工程数据的即时更新，并能确保数据在各流程之间实现稳定、有序的传递。

3.标准化设计体系的构建

标准化设计体系的构建应遵循如下步骤：

资料的收集与整理；确定体系框架；编程实现标准化体系。

还需要指出的是，标准化设计体系应具有前瞻性，应该体现最新的设计理念、设计规范、设计需求的变化。同时，标准化设计体系也具有动态性。其形成后不是一成不变的，需要持续的维护和更新，以确保体系的生命力。

4.结语

水闸标准化设计体系是针对水闸工程设计过程提炼出的一套标准化解决方案和工作平台。相比传统设计模式，该设计体系下许多繁杂的设计环节得到了精简和串联，流转顺畅，能够极大的简化设计人员的工作，提高设计效率和产品质量。□

2016-05-06

孙斌，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，工程师。