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当前，我国在路桥隧道工程设计过程中应用最多的方法是新奥法设计施工。这种施工方法是在初期支护与二次初砌层之间铺设防水板，同时在防水板与初护面之间铺设缓冲层无纺土工布。其中，这种无纺土工布在出厂的时候就与防水板胶合成了双层结构。在二次初砌层中浇筑混凝土的时候，应该添加适量的防水剂，并要保证防水混凝土的抗渗透性能应该达到S6。此外，再利用纵向与横向的弹簧软管或是塑料管将二衬背后的积水引流至排水沟内。一般情况下，这种设计方式能够满足路桥隧道工程的排水要求，但是隧道衬砌的渗水问题，特别是两板混凝土搭接缝处、隧道接口处以及排水管管节连接处等位置容易发生渗水问题，且尤为严重。而要避免路桥隧道渗水现象的发生，就必须加强设计与施工中的技术研究，但目前来说仍是一个难题。路桥隧道工程防水设计中主要存在以下几个问题:第一，路桥隧道工程设计中“以排为主”的设计理念破坏了隧道结构与围岩之间密实的共同作用。首先，从路桥隧道的结构上来说，隧道的衬砌主要由内、外两个层次复合而成。就隧道衬砌的内层来说，一般为二次衬砌，它主要是由现浇的素混凝土或是钢筋混凝土构成;就隧道衬砌的外层来说，一般为初期柔性支护，它主要是由锚杆、钢筋网以及喷混凝土构成。在内、外层之间铺设防水层时，由于外层表面会有凹凸不平的现象出现，防水层的背面可能会出现空洞，这就导致内、外层之间局部会产生空隙，造成内、外层不能够整体承受压力。通常情况下，往往是外层先受力，然后外层会由于荷载而产生变形，接下来才是内层开始受力。因此，这种不均匀的受力导致外层容易先遭到破坏，从而降低了复合初砌结构总体承受能力，让隧道结构受围岩的约束不一致而形成裂痕，加剧路桥隧道的渗漏水情况。其次，从路桥隧道的围岩上来说，在对路桥隧道的Ⅰ，Ⅱ类围岩进行初期支护的时候，往往安装的是工字型钢拱架或者是钢格栅拱架。由于围岩对隧道的稳定性具有一定的影响，因此，在防水设计的时候必须依据围岩分类设计合理的隧道工程。第二，路桥隧道工程的技术比较落后。由于路桥隧道的防水设计在施工技术上比较滞后，因此设计出的路桥隧道的质量往往不高。这是由于施工单位对路桥隧道的施工材料要求比较简单、对施工要求不具体以及防水材料容易老化等因素导致的。就目前而言，我国在隧道防水设计中用到的防水材料主要是塑料、橡胶等制品，而这些材料在阳光的照射以及化学腐蚀的情况下容易发生老化现象，进而影响到隧道的防水效果。
3路桥隧道工程防水设计的优化措施
3．1树立安全型的防水设计理念
第一，施工人员应该掌握路桥隧道施工的新技术与新方法，主要包括了盾构隧道的受力特征及隧道设计的分析方法、盾构隧道结构形式及最新发展趋势等方面，特别要注意对特殊环境下的隧道工程应进行综合分析与设计。第二，施工人员应该对隧道岩体各方面性能的参数进行认真计算。对于隧道施工过程中，围岩稳定能力比较差的地段，应该采用超前支护或者是超前加固前方围岩的方法，同时应该秉持先对隧道进行护顶再开挖的施工原则，遇到渗水流的时候应该设置橡胶带盲沟引排。第三，对隧道防水层的材料选择上，应该选用强度高并耐腐蚀性的板材。在施工过程中，主要将这些板材铺在初期支护和二次衬砌中，并通过拼接这些板块使隧道的防水系统达到密闭或是半密闭的状态。第四，在进行隧道工程施工时，应该制定合理的施工方案，并严格按照施工方案执行，从而保障隧道工程防水系统的规范性。
3．2注意防水板的设置
第一，在放置排水板之前，应对防水板进行及时处理。首先应该对防水板的表面进行处理，然后对防水板突出的钢筋进行处理，在这两项处理结束之后，再对隧道表面进行喷射。如果不进行处理，将无法发挥出防水板的防水功能。第二，在大面积张挂防水板的时候，应该注意拼接无缝隙。首先，在张挂的时候要特别注意防止防水板出现褶皱现象，对于出现缝隙的地方应该全部接上去。其次，在购买防水板的时候，应该多买一些，这是为了防止对隧道进行初砌浇筑时，防水板发生膨胀现象，从而导致防水板的长度不够，给隧道工程的施工带来不必要的麻烦。
3．3选择合适的防水板材料
第一，在防水板的内侧或是隧道的边墙，应该适当增加机械保护装置的设置。首先，应该保证防水板材料的耐高温以及耐穿透的能力，这样才能有效确保隧道工程在钢筋操作过程中，防水板不会受到损坏，同时还能够减轻工作人员对防水板检修的负担，有效避免防水板发生漏水现象。第二，在隧道施工过程中，应该对防水板进行适当调整。施工人员可以在二衬的内壁铺设防水板，并尽可能的选用新型的防水板材料，这样不仅能够方便对防水层的修理与维护，同时还能够使防水材料与衬砌混凝土的老化时间尽量保持一致，从而延长防水板材料的老化时间，增加防水板的使用寿命。
近几年来，随着新材料的推广应用和技术进步，促使我们以全新的角度对原有建筑工程地下混凝土防水体系的设计理念，以及技术特性和优、缺点进行了总体分析和研究，指出了传统防水体系设计方面存在的一些误区和缺陷，并打破传统的“一刚一柔”的保守防水理念，提出了以“刚性为主，柔性为辅”的防水结构体系设计的新理念[1]。新设计理念根据目前防水新材料、新技术方面的应用效果和实践经验，提出了注重结构刚性自防水的防水结构体系设计新观点、新方案，并指出地下混凝土自身防水是解决问题的关键，并根据防水等级和设计要求，辅以与混凝土基层具有粘结牢固、且不会引起防水层层间窜水的、刚性或刚柔型的防水涂层相结合的防水结构体系设计方案，放弃使用各类改性沥青基和橡胶类防水卷材做外防水层的传统设计方案。
2防水机理和解决方案
2.1混凝土刚性防水体系的防水机理
主要是通过封闭混凝土中水泥砂浆内部的毛细孔和孔洞缺陷等连通的孔隙结构，来达到防水的目的。根据所用材料不同，封闭微孔的方式也不同。其一，利用混凝土外加剂（如防水剂及水泥基渗透结晶性防水材料中的活性化学物质）在水的作用下，与未水化水泥颗粒所形成的不溶于水的凝胶体，来填充混凝土内部的孔隙结构或微裂缝。其二，利用外加剂（如膨胀剂）或膨胀水泥中的无机膨胀结晶组分，填充水泥石水化硬化初期的孔隙结构，提高了混凝土内部的密实度，堵塞透水通道。其三，利用水性高分子聚合物渗透和填充到水泥石的孔隙结构中（如聚合物混凝土和聚合物水泥防水砂浆、聚合物乳液防水涂料和聚合物水泥防水涂料），直接封闭透水通道。
2.2刚性防水材料的特点和种类
刚性防水材料主要是指将防水材料掺入混凝土和水泥砂浆中，或将其配成浆料涂刷（抹）或渗透于混凝土或水泥砂浆表面，与其共同组成刚性自防水结构体系的材料。它们主要包括：（1）混凝土、砂浆的外加剂（如：各种混凝土、砂浆防水剂、膨胀剂、引气剂和减水剂等）。注：完全刚性。（2）水性高分子聚合物树脂（如：改性乙烯—醋酸乙烯乳液EVA、丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯和环氧树脂、可分散乳胶粉、有机硅橡胶等）。注：刚柔可调。（3）水泥基防水材料（如防水宝、确保时和水不漏等）。注：完全刚性。（4）水泥基渗透结晶型防水材料，简称CCCW。注：完全刚性，并有自修复混凝土微裂缝的功能。
2.3混凝土刚性防水体系的优缺点
（1）优点：在混凝土或水泥砂浆内部形成了自身整体的防水能力，从微观结构上看，处处都形成可靠的防水屏障。（2）缺点：不能适应应力变形所引起的混凝土或水泥砂浆裂缝的发生。但该体系发生裂缝引起渗漏时，要进行修复是非常简单的，且费用也较低。对该体系通常采取综合堵漏的处理方法，作为出现渗漏的补充防范手段。
2.4解决方案及说明
当前最简单和最省钱的解决方案，就是在设计时不使用（或淘汰）沥青基或橡胶类防水卷材做地下混凝土的外防水层，而只使用普通硅酸盐水泥和混凝土复合防水剂，来配制高质量的自防水混凝土作为防水设防，必要时辅以聚合物水泥（乳液）防水涂料或水泥基渗透结晶型防水材料做补充，以提高系统的防水等级。说明一：为什么要淘汰防水卷材众所周知，传统的地下混凝土工程的防水设计，一般要将防水卷材做在混凝土底板的垫层上面，形成一层膜防水层，再将混凝土结构底板浇筑在防水层之上，这种设计方案已经延续了几十年，很少有人提出异议。但实践证明，在工程的实际使用中，这层防水卷材是不可能承受结构混凝土底板与混凝土垫层之间的压应力的，此时防水卷材被建筑物上部重量传递下来的力完全挤压破坏了，早已失去整体防水层的作用了。因此，地下混凝土工程的防水设计只能采用刚性防水为主的防水结构体系的设计方案，所以做好混凝土自身的防水才是关键所在。说明二：为什么要用混凝土防水剂。因为防水剂在混凝土中与未水化的水泥颗粒反应产生的是微膨胀不溶于水的凝胶体，其防水效果是持久可靠的。而有些工程上使用的膨胀剂所产生的是相对不稳定的矿物结晶体，仅有短期效果，而且应用条件也是有限的，用其做混凝土防水是错误的，效果较差风险很大，尤其是在混凝土的耐久性方面是十分不利的[2]。因此，在设计自防水混凝土时应优先考虑使用混凝土防水剂而非膨胀剂。说明三：防水设计规范的限制规范规定对地下工程的防水设计，除了必须有自防水混凝土这道防水措施之外，还要有附加外防水层的设计要求，而且强调要做到刚柔相济，这就是传统设计的“一刚一柔”的防水设计理念。在现实中，由于往往不太重视对自防水混凝土的设计和施工要求，而所做的柔性防水层又出了上述差错，这就是我们现在地下工程渗漏问题严重的根源所在。综上所述，地下混凝土防水工程要做好自防水混凝土是关键，而自防水混凝土的关键是选用何种混凝土外加剂。
3推荐选用的首选设计方案
目前，解决自防水混凝土的设计方案有如下几种：（1）采用复合防水剂配制自防水混凝土的方案。通常是将混凝土防水剂与一些高效减水剂或泵送剂复合使用，替代膨胀剂和其他减水剂的方案。目前工程应用效果比较好的是混凝土防水复合液（如北京大胡子商标的产品），在全国和山东省已有众多工程应用，效果良好。（2）是用水泥基渗透结晶型防水材料。如中核公司的2000或加拿大进口的XYPEX（赛柏斯）等，掺入混凝土或在其表面涂刷使用，使其活性成分激发混凝土中的水泥颗粒，形成新的凝胶物质封闭混凝土内部的微孔结构，达到防水目的。但此方案有时因材料价格较贵，防水费用相对较高。（3）选用与混凝土粘结力好、不会引起结合（粘接）层间窜水的刚柔性或刚性（如聚合物水泥（乳液）防水涂料和聚合物水泥防水砂浆等）防水材料，涂（抹）敷在混凝土表面，起到防水层的作用。这些材料可以与基层混凝土结合牢固，甚至可以渗透到混凝土的表层内部，但对混凝土基层的整体性能要求较高，一般可以作为附加的辅助防水措施使用。上述做法的共同优势都是防水材料与混凝土基层结合形成一个整体的防水机制，即使防水系统个别部位(如结构因温度或受力变形引起的开裂等)破坏致使渗漏发生，也不会引起像柔性卷材防水系统那样发生大面积渗漏，而且堵漏和维修操作简便，费用也较低。因此，我们建议应从设计着手，直接采用第一种方案，即用复合防水剂及其设计方案，在混凝土施工时就配制优质的自防水混凝土，做好混凝土自身的刚性防水体系。如设计有需求时，再辅以第二或第三种方案中涂层的一种，以提高地下混凝土的防水等级和可靠性。这样做的优势是只稍微增加或基本不增加现浇自防水混凝土的成本，并节省了原设计防水卷材的费用，或者将其换成了更可靠的防水涂层材料，而且施工技术和条件比防水卷材要求低、速度快、质量好、综合造价低、后期维护费用少，建设方比较容易接受。
4要注意或应避免发生的问题
（1）地下混凝土工程发生渗漏的现象多种多样，情况也比较复杂。在制定处理方案时，应仔细分析，判明原因，再对症处理。尤其是对底板和侧墙的裂缝处理应十分谨慎，不要轻易使用水性聚氨酯等有机聚合物的压力灌浆材料堵漏。应查看裂缝的位置与受力关系，尽可能选用水泥基渗透结晶型防水材料进行堵漏和防水处理，使修复后的混凝土能通过自愈形成同类材料的结构整体，不要留下结构方面的隐患。（2）对于地下混凝土防水设计方案中，在自防水混凝土表面设计选用聚合物水泥（乳液）防水涂料做防水附加层时，此时该附加层一般可以设计做在混凝土的背水面上[3]，这样施工简便，不影响工期，费用也较低。若地下水对混凝土有腐蚀性时，再做在迎水面上，以保护混凝土不受侵蚀。
根据柘溪发电站的4个并联分支的基本情况，本文主要考虑的是12-34、13-24以及14-23这三种分支的组合形式。
1.2横差保护分析
在仿真实验的过程中，我们对各种分支情况下的零序横差、裂相横差以及这两种横差保护相互联合作用时候的保护效果进行了统计整理，在实验的过程中，将零序横差的保护选择为0.04IN，并将其作为动作门槛，裂相横差的保护采用比率的制动特性，，差动的门槛选择为0.2IN，斜率为0.3。根据我们对零序横差以及裂相横差的保护可动作的故障数统计结果分析，我们可以看出柘溪的横差保护具有如下特点：
a.两种横差保护对同相异分支的故障动作的反映灵敏度均不高，个别的分支的动作数目可以达到18种，这主要是由于同相异分支短路的匝差太小，大部分不超过1匝所造成的。
b.同相异分支的短路故障的保护效果显示相隔的分支组合要强于其他的组合情况，而这主要是因为同相异分支的短路现象只能够发生在相邻的分支之间，比如第二分支只能够与第一或者是第三分支发生同相异分支形式的短路故障，所以采用分支相隔的组合方式具有比相邻分支组合更强的保护效果。
c.无论是零序的横差还是裂相的横差对于异相的短路故障均具有较高的反映灵敏度，这也是因为同相同分支之间的短路匝差比较小的缘故。所以柘溪水力发电站在今后的发展过程中需要不断的加强对同相同分支以及同相异分支的短路故障的保护力度。
d.同时，仿真的结果表明，零序横差以及裂相横差保护的故障动作效果之间具有较强的互补性，所以为了提高保护的效果，可以考虑将二者同时装设在同一个系统中。
1.3纵差保护分析
我们对发电机组中的各种不同分支的组合方式条件下的纵差保护的动作效果进行了效果的统计与分析，差动的门槛以及斜率的数值均与以上仿真工作中的条件相同。仿真的结果表明，纵差保护具有如下特点：a.完全的纵差保护不能够实现对于同相同分支以及同相异分支的短路故障的保护作用，但是可以实现对于2832中异相短路故障的完全保护动作；b.不完全的纵差保护对于各种的短路故障形式均具有较高的反映灵敏度，但是对同相同分支或者是同相异分支的故障的动作不够灵敏；c.对相间故障具有较高的灵敏度的保护是单套的不完全的纵差保护，但是能够实现对于异相短路故障100%动作率的只有双不完全纵差保护。
1.4联合保护方案分析
上述的各种保护方案在单独作用的情况下均有着一定的局限性，不能够收到令人满意的效果，所以需要研究横差保护与纵差保护协同作用的保护方案。通过对组合方案条件下可动作故障数的统计分析，我们得出了结论包括：
a.如果选用的是3种中性点侧的分支组合方式，那么最好选择12-34式的分支组合，以便达到最高的故障动作效率；
b.如果裂相横差与零序横差均不对这种匝间的短路进行反映，则不完全的纵差保护方案也不能够起到很好的保护作用或者是具有较高的动作率；
c.这种联合保护的方案对于异相的短路故障具有较高的动作率，几乎可以实现全部类型故障的动作，但是提高零序横差或者是裂相横差的保护门槛的时候，组合的保护方案并不能够显著的提高动作的效率，所以在现场值不确定的条件下为了提高保护的动作率，可以增加一套纵差保护，进而为异相故障提供双重化的保护效果。
（1）田陈井田精查补充地质报告；
（2）田陈井田详查地质报告；
（3）田陈煤矿矿井地质条件分类报告；
（4）田陈煤矿矿井水文地质条件分类报告；
（5）田陈煤矿建井地质报告；
（6）田陈煤矿北七、北五地震探报告；
（7）田陈煤矿首采工作面出水原因分析及防治水意见；
（8）田陈煤矿首采工作出水分析及治理论证会报告。
1.2基础图件类采掘工程平面图
（1）采掘工程平面图（6张）；
（2）井上下对照图（8张）；
（3）矿井充水性图（4张）；
（4）地质勘探剖面图（10张）；
（5）煤层底板等高线图（10张）；
（6）钻孔综合柱状图（70张）；
（7）水文相曲线图（4张）；
（8）地质地形图（8张）；
（9）等水位图（2张）。
1.3说明书类
（1）采区地质说明书3套；
（2）回采工程面地质说明书5套；
（3）掘进地质说明书6套；
（4）钻孔设计说明书50套。
1.4应用软件类
（1）北大遥感所地理信息研究所DZSJK（地质数据库）；
（2）北大遥感所地理信息研究所CLSJK（测量数据库）；
（3）北大遥感所地理信息研究所，绘图系统（平面图形、剖面图形、素描图形、图例库）软件；
（4）原煤炭部的储量管理软件CL97；
（5）windowoffice处理软件；
（6）澳大利亚SIROTEM型瞬变电磁仪处理软件。
2获得经济效益和社会效益情况
田陈煤矿北七采区是新开拓采区，没有直接的各类资料，以前的档案资料难以综合反映采区的整个水文规律及特性，无法为生产保好架、护好航，地测专业人员通过查阅第一手资料，充分的利用档案资源形成了防治水的设计方案，该方案符合新《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》等有关规定，具有很好的可操纵性、实践性，为田陈矿北七采区的安全生产提供了技术支持和保障。此次防治水方案的设计不仅满足了实际生产的需要，而为企业节省大量的资金，并且使自己的技术队伍得到了锻炼，走出了一条利用档案资源的新路子，同时也积累了大量的成功的经验，形成了新的电子版、数字化的档案资源，在档案资源的利用和指挥实际的安全生产走出了一条新路子。
2.1直接经济效益
若该项工程全部外委，费用相当高，据不完全了解，一些地质机构的修编费用从50万元到80余万元不等，而本次所采用的联合修编仅需用资金15万元，至少给企业节约资金35万元。
2.2设计中重复使用的科技档案创经济效益J
2=aFTD-C式中：a-取数0.2；F-复印图纸张数，70张；T-所需要标准工作日，150；D-设计工作单价，50元；C-各项成本，4000元；J2=aFTD-C=0.2×70×150×50-4000=101000元
2.3潜在经济效益
用更加详实、准确的数据指导生产，为矿井的生产接续、开拓布局、对找资源，提高回采率，延长矿井生命做出了巨大的贡献。锻炼了青年人才，强化了队伍的动手及事物的分析能力，为更好地开展地测防治水奠定了基础。
2.4辐射带动
北七防治水设计和档案资源利用以地测专业为轴心，辐射设计、生产、通防、机电、运输各个专业，必将带动煤矿安全管理上升到新的层次，推动煤矿信息技术、安全管理、技术管理、档案管理、档案利用的全面革命。
3开发利用档案信息资源项目的独创之处
3.1数据的准确可靠
此次防治水设计方案的所有的基础资料（档案信息）均从原始档案中第一手分析整理出来，并有完善的审核和应用程序，所有的图纸、数据均符合《煤矿防治水规定》。数据审核控制程序运行正常。对一些精度低、误差大的档案资源进行了分级筛选、逐级淘汰的精度平差法，使数据的准确性、可靠性进一步得到了提高。
3.2节省资金
给企业至少节约资金35万元，设计中重复使用的科技档案创经济效益10.1万元。
1、消防用水量
本工程为高度大于100m的一类综合楼，按一类超高层建筑进行消防设计。
2、室外消防
本工程所在区域有完善的城市基础设施，有可靠的城市消防保证体系，供水可靠，水质良好。水源为城市自来水管网。从西侧市政道路和东侧新塘路市政供水干管各引一条DN200毫米的自来水管，在本大楼沿周边道路设DN200毫米的生活、消防合用的给水环管，在环管上设置地上式室外消火栓5只。
3、消火栓系统
3.1消火栓给水系统。消火栓系统分高、中、低三区，低区为地下二层～四层；中区为五层～二十层；高区为二十一层～到三十六层，每个分区均成环状管网供水。在地下二层设有消防水池和生活、消防合用泵房。消防水池分两格，通过消防水泵吸水总管连通，储存有540m3消防用水量。在地下二层消防泵房内设置高、中区各两台，均为一用一备。低区消火栓系统由中区给水泵出水环管用消防专用减压阀减压至0.45MPa供给；中区由中区消火栓给水泵直接供给。
为保证高区消防给水安全，降低消防管道承压，在二十一层避难层设中间转输消防水箱66m3（兼作中、低区消火栓系统稳压水箱）。为保证中区最不利点消火栓静水压力不低于0.15MPa，在二十一层避难层设有中、低区增压稳压设备。高区消火栓系统由地下二层高区消火栓给水泵供水至中间转输水箱，再由中间转输泵串联供水，在屋顶设18m3消防水箱一座，并设有高区增压稳压设备。
3.2消火栓布置
大楼各层均设有室内消火栓（带灭火器箱组合式消防柜），其布置保证同层任何部位均有两股充实水柱同时到达，每股充实水柱不小于13米。每根消防立管流量按不小于15L/S计。各消火栓箱内设有启泵按钮及自救式消防卷盘，每只消火栓箱内配备DN65单口消火栓，25m衬胶水龙带，Φ19水枪，小口径消防水喉及软管。为保证消火栓栓口压力不大于0.50MPa，在5F～11，21～29F采用减压稳压式消火栓。在室外分高区和中低区共设置6套水泵接合器。
4、自动喷水灭火系统
4.1自喷系统喷水强度
本工程自动喷水灭火系统为湿式系统。地下两层停车库按中危险级II级设计，喷水强度为8L/min.m2，作用面积160m2；地上部分均按中危险级I级设计，喷水强度为6L/min.m2，作用面积160m2，火灾延续时间为1小时。
4.2自喷给水系统
自喷系统分高低两区，低区为地下二层～十三层；高区为十四层～三十六层。自喷系统和消火栓系统共用消防水池，中间转输水箱及屋顶消防水箱。在地下二层泵房内分别设高区和低区自喷泵各两台，均为一用一备。在地下二层水泵房内设湿式报警阀五套，由低区自喷给水泵出水环管分组减压供水。在二十一层避难层设有中间消防转输水箱和自喷转输泵，并设有湿式报警阀3套，由高区自喷转输泵出水环管分组减压供水。在屋顶设有高区自喷增压、稳压设备一套，满足三十六层最不利点喷头工作压力不小于0.05Mpa.分高低区在室外共设置4套自喷系统水泵接合器。高区自喷系统中，在二十一层避难层水泵房内设自喷水泵接合器接力泵两台，两用。
4.3喷头布置
本大楼办公、走道、会议室、避难层等公共场所及地下车库、自行车库，除建筑面积小于5M2的卫生间及不宜用水扑救的部位外，均设有自动喷水灭火系统。每层每个防火分区的供水干管上均设有信号阀和水流指示器，并在管道末端设有放水阀。喷头采用玻璃球闭式喷头，喷头动作温度，厨房为93℃，其余为68℃。
有关问题的探讨
供水方式选择，超高层建筑消防主要是以自救为主，系统运行需安全，可靠稳定。供水方式的选择是超高层消防水系统的关键，有串联和并联两种。
串联供水方式，在地下室设消防水池和消防高、低区给水泵，并在中间避难层设中间转输水箱和转输泵。串联供水方式是通过在地下消防水池，消防泵和中间转输水箱，转输泵联合向高区供水，保证了高区消防的安全，可靠。在地下消防泵有故障时，还可由消防车通过水泵接合器向中间转输水箱供水，再由转输泵向高区供水。串联方式占用避难层面积，水泵台数较多，控制复杂。并联供水方式，在地下室设消防水池和消防高、低给水泵，直接分区供水，系统控制简单，不占用避难层建筑面积，但高区消防水泵及出水管长期承受高压，管道配件及阀门容易损坏，系统运行不稳定，安全，可靠性较差。本工程采用串联供水方式。防超压措施《高规》规定：“临时高压给水系统的每个消火栓箱应设置直接启动消防水泵的按钮，并应设有保护按钮的设施”，以便迅速远距离启动消防泵（设计中采用破玻按钮）。
火灾发生时，在击碎破玻按钮后尚未动用水枪灭火这段时间，消防管网压力剧增，将产生严重超压现象，有可能引起管网爆裂，整个消火栓系统就会瘫痪，后果不堪设想。本设计采用了破玻按钮+压力监控启动水泵，在消防系统设置压力监控装置，并与消防稳压设施结合在一起，当系统压力下降到某一设定值时，压力开关动作，该信号与破玻按钮都动作时，消防泵启动。本设计中采用了新型专用消防水泵（恒压切线泵），该水泵Q-H曲线几乎为水平线，可以很好的解决小流量时超压问题。在水泵出水管上的止回阀后设置泄压阀，实践证明泄压阀反应灵敏，准确、可靠，可以有效防止因超压而造成的损害。泄压阀的口径直接影响水泵的工况点及其实际扬程和流量，因此，一般情况泄压阀的口径比水泵出口水管小一级。
《高规》规定“同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱达到被保护范围内的任何部位。”在某些条形高层建筑中，其端部是否可以采用双阀双出口消火栓，从而省去1组单阀消火栓的设置呢？虽然在中国建筑工业出版社出版的《给水排水设计手册》（第二版）中提出“在每层楼的端部可采用双阀双出口消火栓”，但是《高规》中明确规定“十八层及十八层以下，每层不超过8户、建筑面积不超过650m2的塔式住宅，当设两根消防竖管有困难时，可设一根竖管，但必须采用双阀双出口消火栓。”，且以强制性条文的形式予以规定。因此，在设计中我们应该力求避免出现这种情况。
2、正确计算消火栓充实水柱长度，合理布置消火栓。
《高规》规定“消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定，且建筑高度不超过100m的高层建筑不应小于10m；建筑高度超过100m的高层建筑不应小于13m.”对于建筑高度不超过100m的高层建筑，设计中我们可以根据水枪最小流量5L/s，水枪喷嘴口径19mm，查有关设计手册得出水枪充实水柱长度为11.3m；对于建筑高度超过100m的高层建筑，我们可以调整水枪流量以达到满足规范所需要水枪充实水柱长度。而在实际中，高层建筑标准楼层净高考虑经济因素一般控制在4.0m以下，如果根据公式Sk＝（H1-H2）/SINα计算水枪充实水柱，当层高取4m，水枪上倾角取45°时，计算Sk为4.24m，远远达不到规范要求，即层高限制了充实水柱的长度。但是，我们可以调整水枪上倾角来达到提高充实水柱长度的目的，因为规范及有关手册提出水枪上倾角不应大于60°，并未规定其下限角度值。笔者通过计算，当层高仍旧取4m，充实水柱取11.3m时，水枪上倾角为14.87°。况且《高规》有关条文说明解释道，口径19mm水枪的充实水柱小于10m时，由于火场烟雾大，辐射热高，扑救火灾有一定困难，所以水枪的充实水柱长度首先应该计算，同时又要满足《高规》规定各种高层建筑水枪的充实水柱下限值。按照水枪充实水柱长度，我们可以确定消火栓保护半径，但是在设计中我们不能简单的用保护半径画圆来布置消火栓。因为高层建筑平面中隔墙、内走道、门的布置会影响消火栓的使用，设计中应该用水龙带长度、充实水柱的水平投影去校核消火栓保护半径最远点。
3、高层建筑消防电梯间前室必须设消火栓。
《高规》规定“高层建筑消防电梯间前室必须设消火栓”，那么设于前室的消火栓可否保护相邻部位呢？《高规》的条文说明对此并没有具体说明，但是《建筑设计防火规范》中对“消防电梯前室应设室内消火栓”的条文说明中明确指出：消防电梯前室内消火栓是为便于消防队员使用消火栓并开辟通路，不能计入总消火栓数内。因此在设计中我们通常将其视为消防电梯间前室专用，而不保护其余部位。而目前如上海等部分地方消防设计规定，高层建筑的防烟楼梯间前室也需设消火栓。
4、正确设置消防水池及保证高层建筑两路供水。
通常在高层建筑中，在市政供水不能满足消防用水量要求或市政为单路进水时，规范都要求设置消防水池。计算消防水池容积时，应将火灾延续时间内室内各消防用水量之和减去市政进水管的补水量。补水时间可按最长的火灾延续时间计。如果要考虑室外消防用水量或是设置生活、消防共用水池，则还需要补充相应的用水量。当设置生活、消防共用水池时，不能利用建筑物的本体结构做水池池壁以及池底，以防止生活水质污染。对此，《强制性条文》中已经明令禁止。同理，如果高层建筑屋顶设有生活、消防共用水箱，也应满足该要求。从消防水池接入水泵间的引入管应该保证不少于2根，如果在接入泵房前就将引入管汇合为一，对消防水池而言，仅为单路供水，存在供水的安全隐患。同时，从消防水泵接入各消防管网的供水管也应保证两路。
5、消防水泵出口处的放水阀和稳压回流措施。
《高规》规定“消防水泵的供水管上应设置DN65的放水阀门”，目的是便于水泵检查试验时排水。排水量小时，可直接排至泵房集水池；排水量大时，可排回消防水池。同时，消防水泵出口还需要考虑一定的稳压回流措施。因为在实际使用中，会出现消防水量小于水泵选定流量值的情况，此时水泵扬程远大于设计值，在无任何回流措施保护下，消防管网压力过大，容易造成事故。简单的做法是在供水管上装设安全稳压阀，在管网超压时，可以通过回流管泄压，将回流水排至消防水池；在管网压力不稳定时，亦可稳压。
6、消防管网布置成环的问题。
高层建筑中一般要求消火栓系统布置成环状管网，在某些大面积的建筑内，由于各方向均布置了消火栓和消防立管，此时我们可将底层与顶层的消防干管均连成水平环路，立面又形成以立管相连的竖直环路，这种立体管网对消防供水最为安全。可是对于某些条形建筑，设计中我们只要将管网竖向成环即可，不必刻意追求这种立体管网，如果强行将消防干管绕成环路，将人为的使系统复杂化，且无太大意义。
二、高层建筑自动喷水灭火系统设计
1、走道喷头的布置。
在高层建筑中，为了美观往往设有吊顶，隐藏结构梁及各专业管道。而走道通常是各种管道最为集中的地方，特别是设置集中空调的高层建筑，结构梁、空调风管以及分层布置的给排水、电力管线等使设有吊顶的走道净空降低，若其吊顶形式为闷顶，则其闷顶的净空高度极有可能大于800mm.而《自喷规范》规定：“净空高度大于800mm的闷顶和技术夹层内有可燃物时，应设置喷头。”这是我们在设计中容易忽视的地方。由于走道内管道众多，设计中往往会出现直接在自喷配水管上、下接喷头的错误做法。首先这种接法不符合配水支管允许设置喷头数量（≤8个）的规定，其次走道内的自喷配水管往往管径较大，它缺少接小管径喷头的管件，在安装上也有弊病。所以，走道内的喷头应该从配水支管上接出为宜，在管线的布置上应与暖通、电力专业密切配合。
2、高层建筑部分层自喷配水管入口应按要求减压。
新《自喷规范》规定：“管道直径应经水力计算确定。配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.4MPa.”而老《自喷规范》对此并无具体要求。高层民用建筑火灾危险等级一般为中危险级，自喷水泵是根据最高层最不利喷头工作压力经过计算而选择。笔者在近几次设计中计算的最不利层配水管入口处所需压力均不大于0.3MPa（最不利喷头工作压力按0.05MPa计），由于自喷水泵的扬程还需考虑建筑高度、水力损失等因素，故必使高层建筑的底部几层配水管入口处压力大于0.4MPa.因而在设计时，在自喷水泵扬程的确定上不能一味放大了事，应该在自喷平面布置完毕后通过水力计算校核水泵扬程，并在此基础上校核底部几层配水管入口处压力。
3、正确设置自喷末端试水装置，解决末端试水装置排水问题。
《自喷规范》要求“每个报警阀组控制的最不利点喷头处，应设置末端试水装置，……末端试水装置的出水，应采取孔口出流的方式排入排水管道。”在设计中，我们通常不会忘记末端试水装置中试水阀、压力表的设置，但是往往忽视试水接头的设置，特别是试水接头出水口的口径没有交代。其实目前市场许多消防设备生产厂家，如上海金盾消防安全设备有限公司，可以生产成套的末端试水装置（ZSPP末端试水装置，含试水阀、压力表、试水接头），我们只需要根据设计要求，按照试水接头出水口的流量系数选择定型产品即可。此外，试水接头不能与管道或软管直接连接，影响孔口出流的效果；自喷排水管也应设计成间接排放，以免下水道气体通过排水漏斗散入室内，影响室内空气品质。
4、报警阀的进出口均应设置信号阀。
新《自喷规范》要求“连接报警阀进出口的控制阀，宜采用信号阀。”一般在水流指示器及报警阀进口设置信号阀已经是常规设计，很少遗漏。但规范要求在报警阀出口也要设信号阀或带锁具的阀门，目的是防止误操作。
5、消防增压泵的设置问题。
2民用建筑消防给排水分区的设计
民用建筑消防给排水设计要保证建筑的安全、人民财产的安全，为达到民用建筑消防的最好效果，需要对民用建筑消防给排水设计以科学设计。
2．1科学合理设计管网、消防池和消防泵及消防栓的设计要合理布置消防管网，保证供应消防用水，为消防工作做准备。在市政管网满足不了消防用水时，要有必要的设置消防水池。将各种消防用水量减掉进水管的补水量，保证消防水池有足够的消防用水，并及时得到补充。在设置水池时，不能用建筑物本身作为池壁，要另外设消防水池，保证水质、防止污染，也可在屋顶设置消防和生活两用水箱。消防水池的引入管道要在两根以上，保证消防水池的水能引入水泵间，避免出现供水隐患，有利于消防部门开展工作，保证供水安全。同时，在设置消防水池时，应保证水池容量满足火灾延续时间内的消防用水量，或者同时满足火灾延续时间内需水量和室外不足水量。消防的补水管流速在2．5m/s以下，消防水池的补水时间在48小时以内，一般设置两个消防水池，有条件的话，应增加相应的防辐射及防冻措施。消防泵房的设计应不低于二级耐火等级设计，疏散门设置在首层时应直通室外，若设置地下或楼层上，要靠近安全出口，且设计成甲级防火门。消防泵房至少应有两条以上出水管与消防给水管直接连接，且出水管需进行防超压设置，消防泵要设置备用泵。室内消火栓的供水设计要按照规定，设置在明显操作的地方，消火栓箱外面不能再有其他设置，如门和装饰等。多层民用建筑与高层公共建筑之间的同一防火分区不能用双消火栓布置形式满足粮谷水柱，非同一防火分区的消火栓不可相互借用。
2．2放水阀与稳定回流设计消防水泵的供水管，是为了能够有效的排水，方便检查和试验水泵，要设置放水阀。在排水量较小的情况下，可以直接排到泵房及水池，在排水量比较大的情况下，应该把放水阀排到消防水池内。这样对排水的正常进行，消防工作的展开都有非常大的作用。除此外，消防水泵的出水口应采取稳压回流措施。在消防使用过程中，一般会出现水量小于规定值的情况发生，在水量较小的情况下，如果不用回流措施，会引发消防管网压力过大，进而导致发生事故。所以，必须在供水管上设置稳压阀，在管网出现超压情况下，可通过回流管进行泄压，并将回流水排回消防水池。
2．3合理安排末端试水装置的设计在进行设计末端试水装置时，主要是为解决末端试水装置的排水问题，对末端试水装置的压力表和试水阀装置之后，要设置试水接头，在出水口的口径一般被忽视，给消防工作带来不便，不利于消防部门顺利开展工作，对消防末端试水装置要根据设计要求，实际情况和试水接头出水口的流量选择合适的型号产品。针对出水口直径没有明确的标准，市面上有许多消防设备制造商生产一整套完整的末端试水装置，要根据现实情况进行选择。
2坝南方案(坝下游，两堤之间80m)
根据超声波流量计安装技术要求，计量井应选择在上游大于10倍直管径、下游大于5倍直管径以内无任何阀门、弯头、变径等均匀的直管段，安装点应充分远离阀门、泵、高压电和变频器等干扰源，经过现场实际开挖踏勘，发现该段有35m的PCCP预应力钢筒混凝土管和15m钢管，为此选定在距左岸大堤下游防汛路10m处的钢管上设立计量井。由于该处地表水位较高(水面高程46.15m，水深0.5m左右)，主要是两堤渗水造成的，为此管线两侧需回填施工平台和进场路，然后施设钢板桩围堰。当井室开挖设计底高程时，发现临近钢管线下游的PCCP管承插口处冒水(为了不影响正常供水，本次施工管线是带水作业的)，经与沈北水务共同研究，决定在漏点处打桩，重点抢修漏点。土方开挖采用重工长臂反铲(臂长约为20m)。通过钢管开孔进人检查发现，相邻两处的PCCP管承插口处的承口钢板整园断裂漏水，断裂最大宽度为3cm左右，由于现场排水困难(管底与地面高差约为4.5m左右)，承插口处焊接无法完成，为了争取早日供水，经研究:两堤之间PCCP管全部更换成钢管，计量井为临时施工排水基坑，管线两侧每8m设一井点排水方案，工期3d，管线抢修后再实施计量井。
3土建施工
3.1钢板桩围堰
根据实地踏勘，井室为粉细砂基础，且地下水位高，流量大，为了控制塌方和渗水，基坑开挖采用钢板桩围堰。从管壁侧开始安装第一节，并留5cm左右的安全距离，按顺序依次安装到管壁的另一侧。安装时应检查钢板桩的垂直度，钢板桩距开挖底面不小于2m。槽内土方开挖2m左右时，进行钢板桩第一道主梁加固，距钢板桩上口边缘0.5m，材料为20a工字钢。第二道为管上部位，两道主梁间距约为2m，管下部位渗漏处理采用4寸钢管加固并用编织袋堆砌。
3.2排水及基坑渗水量计算
根据现场的实际情况，采用钢板桩围堰外侧井点排水为主、基坑直排为辅的办法，由于没有原设计图纸，根据现场开挖及打井试验情况勘测，管底高程为－4.5m，地下水位埋深在－16m左右，通过现场打井试验，采用4寸潜水泵即可控制井内水面下降到－4m左右，井距约为7m。
3.3计量井地板及穿管墙壁混凝土止水措施
在绑扎后底板钢筋上，按底板标高安装底板钢制止水环(20cm宽)，其中底板埋深10cm，预留10cm埋入墙壁混凝土中。安装钢管与墙壁处的止水环，为了减轻通水钢管震动对墙壁混凝土产生裂缝，该工程采用两节组合式“∩”形环，节与节之间采用螺栓，环与钢管之间采用两道方形橡胶。
3.4计量井防渗处理
3.4.1防渗材料选定原设计为SBS卷材，根据现场实际情况采用聚乙烯丙纶一次成型抗渗防水卷材、多功能胶粉、水泥等混合材料，聚乙烯丙纶一次成型抗渗防水卷材具有以下特点:抗拉强度大、抗渗能力强、耐腐蚀、寿命长、柔性好、易粘贴、重量轻、无毒、使用温度范围宽、施工简单、常温作业。规格为:宽1m，厚1.5mm。3.4.2配合比丙纶卷材专用胶0.5kg，水泥50～75kg，水50kg;调制方法为:把冷水倒入50kg铁桶内，快速搅拌，倒入胶粉，搅拌5～10min后即可成胶水，然后再倒入水泥搅拌均匀。3.4.3施工工艺利用现场的拆除后模板做一个简易平台，宽度应超过1.2m，平铺聚乙烯丙纶卷材，长度可根据施工方便为宜。然后用小桶盛装胶液，在平铺的卷材中心上连续倒液，用板刷涂抹均匀。卷材黏贴时应从混凝土井室侧棱开始，每侧一半，搭接长度为10cm，从上至下，用板刷均匀用力密实卷材与混凝土接触，背面全部潮湿为宜，胶固时间一般为24h。
3.5土方开挖注意事项
当挖到管上1m左右时，应探测实际深度，采用人机配合，另外开挖深度达到底板高程时，应快速超挖0.5m左右，并及时回填碎石，以减少流砂进入，并在四角用编织袋砌筑集水坑。
4流量计
4.1流量计选型
由于流量计安装工况为带水作业，根据考察调研，采用某公司生产的RISONIC2000(RISONICmodular)外插入式超声波流量计，其特性参数详见表3。RISONIC2000超声波流量计采用时差法原理来测量多条相互平行声道上的平均流速，然后换算出瞬时流量和累计水量。沿声路方向的平均流速是由声路长、声路角及正逆向传播时间决定的(根据超声波信号沿水流方向的正向传播时间t12和逆向传播时间t21可计算出传播时间差，然后由设备根据该时间差可计算出平均流速Va);参与换算的横截面积是根据当前管道形状参数计算出来的。累积水量是通过流量的累加计算出来的，即这个累积水量是将每秒钟的瞬时流量累加计算出来的。
一.引言：
水利工程仿真模拟设计设计软件采用多专业协同设计软件，在同一数据库平台下，能解决三维地址地形建模（DTM）与地质建模(DGM)、大坝选址、水工设计、土建施工、机电安装等一系列关键问题，在很大程度上提高仿真精度和时间的要求，完成覆盖软件生命周期的全过程，达到减少设计周期、加深设计深度、提高设计质量、控制成本及提高企业革新等目的。
二.理论分析与设计：
(一)目前水利工程仿真模拟设计软件发展状况：
1.自20世纪80年代以来，已经出现了图形级的标准，如PHIGS,GKS;图形交换级的标准，CGI,IGES以及近年来正在不断完善的STEP等。STEP标准覆盖了整个软件生命周期的数据交换标准，对协同设计，并行施工，集成制造等具有重要意义。
2.智能化是又一特点，它首先体现在把设计领域的专家知识和工程技术人员的经验融入到CAD系统中，使之成为可以继承的知识库；其次是其本身的智能化，如人机接口，数据采集，自动精模，方案选优，仿真模拟以及多媒体技术应用等等。
3.集成化是一大发展趋势，一方面CAD技术与CAPP(计算机辅助工艺流程规划)，CAM(计算机辅助制造)以及MIS(管理信息系统)，PDM(产品数据管理)，MRP(制造资源管理)等系统相集成。另一方面随着当前全球化发展，使得人们在internet上构造CAD/CAM集成化成为可能。
4.科学计算可视化，虚拟设计，虚拟制造技术是设计人员进行对产品的时间操作，以及进行各种模拟实验分析，可以及早看见产品外型，从而可以帮助设计多方位地观察与平审设计成果。
（二）水利工程仿真模拟设计软件概念：
就是利用计算机强有力的计算功能与高效的图形处理能力，来直观，智能的辅助过程设计人员进行过程设计与分析的一种技术。它同时实现过程的可视化与智能化。它包括工程设计条件可视化（地质，水文，地形，枢纽布置及施工条件等可视化），设计建模可视化，计算分析过程可视化与成果设计可视化（三维真实感图形显示及空间数据的图表，文挡输出）。
（三）水利工程仿真模拟设计软件目标：
力求把水利工程的设计、管理主要涉及到的水文泥沙、地质、地表（含规划、环保）、水工、施工、机电等专业的设计工作的过程、相互之间的关系和结果通过先进的计算机平台及辅助设备以可视化的形式展现出来，达到虚拟设计/虚拟制造的目的。协同设计的基础是建立一个统一的数据库，包括地质地形的空间数据、水工建筑物（大坝、厂房等）的三维实体数据、施工计划组织的实时数据以及真实条件下的计算机仿真和实时渲染数据等。与以前的技术不同，由于建立在统一的数据库平台之上，任何修改都将及时地反馈给整个工程的相关部门和人员（权限许可），并及时地通过三维图形的方式展现出来。虚拟设计/虚拟制造技术的应用和实时仿真完全不同于以前的动画渲染，它是满足设计详细要求的具体施工计划的真实三维显示。
（四）.水利工程仿真模拟设计软件需要解决的问题：
1.地质、地形勘测
2.环境及水库分析
3.水工建筑物及枢纽设计
4.施工组织设计
5.机电设计
6.工程概预算
7.工程监测
（五）.水利工程仿真模拟设计软件解决方案：
1．在地质勘探方面：可以利用航拍、钻探、"3S"技术（即GISGPSRS）得到的地形数据，直接生成地形的三维模型包括地下三维地质情况的分布，便于直接了解复杂的地质构造情况,方便地进行地形模型的建立,作为坝体、地下厂房、导流洞等建筑物设计的原始依据。
2．在三维地形表述的基础上，建立水利水电工程的全三维模型，包括坝体、导流洞、泄洪洞、地下厂房等建筑以及与此相关联的设备、管线的布置等仿真模型。这些设备与地形数据完全相关，从而构成一个复杂的水利水电系统，真实反映工程建成以后的面貌。
建立的三维模型还能够输出到有限元分析软件中，进行结构强度的预测。三维模型不仅可以与地形模型很好地关联，而且工程模型也还是参数化的，一旦设计有新的更改，只需要修改相应部分的三维模型，与此相关的设备、管线布置以及由三维模型自动投影生成的二维工程图（符合目前图纸标准）都会得到相应的修改，从而保证了设计的唯一性和相关性，快速地完成多个设计方案的对比和选择。
3.工程概预算方面：通过建立大坝真实全三维实体数值仿真模型，能够完全精确模拟大坝形体的各个细节，包括孔口部位、进水口、闸门槽等。水利工程计算机辅助设计能够精确计算各坝段各截面的面积、各点的坐标以及体积，其精度满足大坝混凝土工程量计量要求。将坝体内部各种材料的配合比及使用范围输入到坝体三维数值仿真模型中，从而使精确计量程序不仅能够计算坝体的工程量，而且还能够计算不同材料的用量，并进一步为概预算及施工期业主的材料供应计划提供科学的依据。
4．施工方案动态仿真结果分析及查询通过建立的三维实体数字模型，计算出开挖方量及填筑方量，对工程进行预测和模拟，动态展示山体开挖和大坝浇注的全过程，得出详细的施工强度和施工顺序等重要指标。使工程的项目管理和进度分析达到实时控制与动态管理，以便科学指导工程施工，辅助业主和监理工程师进行有效的决策。
计算机模拟系统模拟混凝土施工过程，不仅可全面、周密地反映各种影响混凝土施工的因素，而且改变施工参数、修改方案比较及敏感性分析均比较容易，可完全弥补传统工程类比法的缺点。采用计算机模拟施工方案成功解决了过去依靠人工手段无法解决的许多难题，能大大提高了设计人员和项目管理人员的效率，取得巨大的技术经济效益。
根据数字化工程施工过程中的一般规律、施工工艺和流程、合同文件、技术规范以及实体特定的结构形式、施工条件的特定要求，利用本模块建立系统分析模型和模拟计算数学模型。设计相应的数据库管理、数据录入及编辑、大坝模拟施工过程计算、图形处理、报表自动生成及分析、查询以及菜单控制等系统,集成在统一界面下完成所有的功能。
（六）.水利工程施工模拟界面设计：
主界面由部分组成，分别是溢洪道土石方开挖、溢洪道土石方开挖进度合计、大坝混凝土浇筑进度、大坝混凝土浇筑进度合计。这四部分从数据库中读取数据并动态的显示出来。包括一些重要的施工数据如：层号、厚度、体积、高程、开挖（浇）时间、结束时间等。点击“显示设置”来设置需要显示或者隐藏的对象，达到最好的视觉效果。这些表既可以用于显示，也可用于查询。
（七）.水利工程仿真模拟设计软件开发环境：
1.软件环境：系统采用Windowsxp/2000/98作为工作平台，开发应用软件有VisualC++6.0,AutoCAD2000以上均可，ArcViewGIS,MSExcel,MSAccess，3dMAX，GIS与GPS的系列软件等等。
2.硬件环境：考虑到系统功能中图形数据处理量大，与三维图形处理分析操作需要，推荐配置：PentiumIV1.4G+512MB内存+真彩色显示卡（3D加速功能）+10G硬盘，或者更高配置为好。.实例应用与总结展望：
水利工程仿真模拟设计软件采用专业协同设计软件水利工程计算机辅助设计软件，在同一数据库平台下，能解决三维地址地形建模、大坝选址、水工设计、土建施工、机电安装等一系列关键问题，在很大程度上提高仿真精度和时间的要求，完成覆盖软件生命周期的全过程，达到减少设计周期、加深设计深度、提高设计质量、控制成本及提高企业'''');">企业革新等目的。
用水利工程仿真模拟设计软件建立真实三维地形地貌模型（DTM）及三维地质模型(DGM)并行三维水工设计（大坝模型、强度计算等）建立整个水利水电系统模型（包括坝体、导流洞、泄洪洞、地下厂房等建筑以及与此相关联的设备、管线的布置）工程概预算三维工程施工仿真及工程监控在统一的数据库平台上完成以上功能，涵盖从草图设计到工程完工全过程，满足虚拟设计/虚拟制造的要求。
水利工程仿真模拟设计软件在水电工程设计过程中，从地质--坝工--厂房--枢纽及施工组织设计模拟都能系统准确地反映实际设计中的一般规律和特点。因而，采用本系统进行多专业协同可视化设计与指导施工，使各工种各工序的衔接、资源的分配、材料的供应都是均衡地有节奏地进行,从而使水电工程的勘测、设计与施工管理达到国际一流水平。相信未来的水利建设将是计算机设计的新领域，而不是象传统的水利设计那样耗时耗力耗资耗人。未来的水利规划设计管理完全实现自动化。计算机在水利上的利用有着广阔的发展前境需要我们一代代水利人的共同努力。
以下是三峡水电站设计应用实例：
参考文献：
1.黄健全，罗明高，胡雪涛.实用计算机地质在制图.北京：地质出版社，1998
2.张菊明.三维地质模型的设计与显示.中国数学地质进展，1995，7
3.康凤举.现代仿真技术及其应用.北京：国防工业出版社，2001
4.水利概论河海大学出版社
1.工程概况和消防总体设计方案
1.1概况及其特征。居龙滩水利枢纽工程是以发电为主，兼顾防洪和灌溉、供水、航运以及水库养殖等任务的综合利用工程。其工程规模为：水库总库容为7.76×107m3；电站总装机容量60MW。
该工程位于贡水左岸支流桃江下游赣县大田乡夏湖村境内，距赣县县城约28Km。桃江流域属副热带季风气候区，流域内各地多年平均气温19.4℃，极端最高气温41.2℃，极端最低气温-6℃，多年平均蒸发量1576.2mm。
工程是由挡水坝、溢流坝、河床式发电厂房、船筏道及升压开关站等建筑物组成。
本工程的主要消防对象是水电站建筑物及其机电设备。其中水电站建筑物的消防设计含主厂房、副厂房、主变压器场（开关站）、高压开关室、厂用屏配电室、油库、机修车间和坝区等。除检修期外，水电站及其机电设备一般都处于生产运行状态。
1.2消防设计依据和设计原则。
本工程消防设计依据国家、行业颁布的下列现行规程规范进行：
(1)水利水电工程设计防火规范（SDJ278-90）
(2)火灾自动报警系统设计规范（GB50116-98）
(3)建筑设计防火规范（GB50016-2006）
(4)自动喷水灭火系统设计规范（GB50084-2005）
(5)建筑灭火器配置设计规范(GB50140-2005)
(6)二氧化碳灭火系统设计规范(GB50193-93)(99年版)
(7)电力系统设备典型消防规程(GB5027-93)
(8)采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)
(9)水力发电厂机电设计技术规范(DL/T5186-2004)
(10)中华人民共和国消防法(1998-04-29)
(11)火灾报警控制器通用技术条件(GB4717-93)
(12)水库工程管理设计规范（SL106-96）
为贯彻“预防为主，防消结合”和确保重点、兼顾一般、便于管理、经济实用的方针，并结合居龙滩水利枢纽工程的具体情况，确定了如下基本设计原则:
在消防区内，按规范要求统一规划畅通的安全通道，设置安全出口及其标志;
以生产重要性和火灾危险性设置消防设施和器材，特殊部位按防火规范采取其它消防措施;
在电站设置消防控制中心（计算机房旁）和火灾报警系统，消防电源采用双可靠独立电源;
采取消防车、消火栓、CO2灭火和干粉灭火器四种灭火方式，消防用水取自可靠而充足的水源;
设置通风排烟系统;
选用阻燃、难燃或非燃性材料为绝缘介质的电气设备或采取其它保护措施以防止或减少火灾发生;
有火灾危险性设备之间，采用耐火材料制成的墙或门隔离，孔洞用耐火材料封堵以防止火灾的漫延与扩散。
1.3消防总体设计方案。枢纽总体配备一辆消防水车，若遇重大火灾时，则由县消防部门支援扑救。工程消防系统按其生产及防火功能要求分为主厂房、副厂房、开关站、高压开关室、油库、机修间及大坝（含启闭机室、坝区用电变房）七个区，其中主厂房、副厂房采用自动灭火与灭火器具结合的灭火方式，开关站、高压开关室、油库、机修间、大坝则采用灭火器具灭火。
为确保消防区灭火要求，本工程消防水源及电源均按双水源、双电源设置，互为备用。当其中之一停止工作时，备用水源及备用电源均能自动切换投入。二台消防水泵从上游水库取水或下游取水，水泵扬程为52m，作为消火栓消防备用水源，两台消防水泵布置在技术供水设备室；另外，由两台深井泵从水井取水给高位水池（V=100m3）供水，作为消防水源及生活用水，为保证消防水源的可靠性，应经常检查消防水泵是否能正常运转。
在主、副厂房等建筑物设计中，防火设计要求：
(1)建筑物的耐火等级为二级。
(2)重点火警防护区，按消防要求设置防火隔墙、防火门或防爆门。
(3)建筑物层间不少于两座楼梯（含爬梯）。每片消防分区不少于两个安全疏散出口通道。
(4)开关站及绝缘油库设车道，供消防车通行的消防车道宽度为5m。
2.工程消防设计
2.1生产厂房火灾危险性分类及耐火等级。厂房各主要生产场所火灾危险性分类及耐火等级要求见表1。
2.2主要场所和主要机电设备的消防设计
2.2.1主、副厂房消防。居龙滩水利枢纽工程采用灯泡贯流式机组，厂区主要由主厂房和安装间、电气副厂房、中控室、机修间和室外绝缘油库等部分组成，厂区机修门外、绝缘油库门外设室外SS100-1.6型消火栓2个、开关站设SS100-1.6型室外消火栓2个。
电站主厂房长66.70m，宽19m，高约50.0m，共分运行层（高程112.20m）、中间层（高程103.20m）、水轮机层（高程84.70m）。
运行层主要布置有调速器和油压装置等设备，在每个机组段(运行层、中间层)上游侧各设1个SN65（带报警）型消火栓箱和2个MT3型手提式CO2灭火器。
考虑发电机水喷雾灭火装置的要求，在运行层每个机组段上游侧各设一个发电机消火栓箱为发电机内部消火提供水源，手动报警装置1个，发电机内部灭火及火警装置由制造厂家设计提供。
建筑物危险性分类及耐火等级表生产场所名称火灾危险性类别耐火等级类别主厂房丁类二级透平油库丙类二级绝缘油库丙类二级户外开关站丙类二级中央控制室、微机房丙类二级坝区用电变室、厂用变室丁类二级高压开关室丁类二级电缆、电缆道丙类二级发电机设备小间、资料室丙类二级空压机及贮气罐室丁类二级水清测报站丁类二级载波通信室丁类二级大坝监测室丁类二级高压试验室丁类三级机修车间丁类三级其它戊类三级水轮廊道层主要布置有轴承回油箱，调速系统漏油箱等，每机组段拟设MT3型CO2灭火器2个，另在与该层相通的渗漏排水泵房设MT3型CO2灭火器2个，手动报警装置1个。
为扑灭厂内桥机电器设备引起的火灾，在桥机上设置MT3型CO2型灭火器2个。
电站安装间位于厂房右侧（从上游往下游看），长28m，宽19m，安装间上、下游侧各设SN65型消火栓1个和MT3型CO2灭火器4个。
空压机室设在安装间的下层，在该室油处理室上游侧设SN65消火栓1个及MT3型CO2灭火器4个，空压机室布置两个灭火器设置点。布置两个离子型感烟探测器，手动报警装置1个。
在副厂房的电缆层（高程107.70m）入口处设MT3型CO2灭火器4个，即每个进人门布置一个灭火器安置点（各2个MT3型CO2灭火器）；每个入口门设自动控制防火门，手动报警装置1个；此外还配置若干个防毒面具、呼吸器，电缆穿过楼板或进入各屏柜的孔洞均须用耐火材料封堵以防止火灾漫延，耐火极限不小于1小时。结合设备与电缆布置情况，每隔一定距离集中布置MT3型CO2灭火器2个，在电缆桥架每层均敷设缆式线型感温探测器。
技术供水层位于副厂房的100.40m高程处。其门外布置MT3型CO2灭火器4个。
在高程112.20的微机房及中控室拟设置固定CO2灭火系统，采用固定管网消防，即组合分配系统，共用一套CO2储藏装置，保护这两个防护区的消防灭火系统，其设计用量按其中最大的中控室需要量设置，不考虑备用，经计算选用20个70L储存钢瓶，同时在每个地方均设置有烟温复合探测器，当感温感烟探测器同时报警时，控制器将立即停断该区风机与空调，声光报警器鸣响，提醒人员迅速撤离，延时30秒(可调)后，关闭防火门，启动灭火装置灭火，30秒全部喷完，另外门口设手动报警装置1个，进人门口设气体放气信号灯，声光报警器，布置MT3型CO2灭火器4个。
固定CO2自动灭火系统，既可在现地手动操作，也可与火灾自动报警系统相连。
2.2.2水轮发电机组消防。水轮发电机组安装在密闭的灯泡体内，其消防措施由制造厂解决，电站提供水源，相应在机组段布置发电机消火栓箱，采用固定式水喷雾灭火装置。灯泡体内同时设置感温、感烟探测装置及其控制装置，发电机内部管路设备均有机组制造商按规程规范配套供应。
2.2.3油库和机修间消防
2.2.3.1油库消防。居龙滩水利枢纽油库分为厂内透平油库和厂外绝缘油库，油库采用防火墙与其他房间分隔，油罐室设有两扇门与外界相通，出口门为向外开启的甲级防火门，油库内设有可靠的防雷接地装置和挡油槛，室内立式油罐之间间距大于2.0m。油罐与墙之间的距离大于油罐半径，油处理室与油罐室相接部位用防火墙隔开，烘箱电源开关和插座设在小间外，油库内灯具和电器设备均采用防爆的灯具和电器设备。透平油库设在安装间下面（高程103.20m），内有20m3的立式油罐2个，并设油处理室等，采用消火栓灭火，设置感烟探测器，油处理室设置手动报警装置1个。
绝缘油库布置在室外，靠近厂房公路边，发生火灾时，消防车能顺利抵达现场救火。绝缘油库内布置有15m3立式油罐2个，30m3立式油罐1个，油库设有油处理室、滤纸烘箱室。
根据有关规范，在绝缘油罐和透平油罐室各设置2台MFT35型推车式磷酸铵盐干粉灭火器和1个100×100×60cm3砂箱，每个砂箱配2把铁锹；两个油处理室各设3个MF3型磷酸铵盐干粉灭火器，同时在透平油处理室与空压机室联接处设SN65型消火栓1个，在绝缘油库室外设SS100-1.6型地面消火栓1个。
油库内防火门自动关闭，风机停止排风并可自动启动消防泵，为了预防和控制火灾，火灾报警后，并确认火灾位置后，在中控室手动关闭厂房内相应部位的排风机，此时防火阀连动关闭。火灾结束后，重新开启排风机进行排烟，然后通风系统恢复正常。
2.2.3.2机修间消防。机修间靠近安装场布置，面积为15×20m2，内设小型机修设备，机修间除设置1个SN65型消火栓外，另配MF3型磷酸铵盐干粉灭火器8个，分二个设置点，每个设置点配置4个。在机修间外设SS100-1.6型地面消火栓1个。
设置感温、感烟探测装置及手动报警装置1个，自动向消防控制中心报警。
2.2.4高压开关柜室和厂用电变消防，坝用电变消防。两个高压开关柜室共设置开关柜16面，低压开关柜室设置低压柜10面，以上两个高压开关柜室内均设置1台MTT35型推车式CO2灭火器和4只MT3型CO2灭火器并设置向外开启的防火门。
坝用电配电室、厂用变室、柴油发电机房，布置在独立的小间内，小间配置3只MT3型CO2灭火器，并配置1台MFT35推车式磷酸铵盐干粉灭火器。
同时在每个地方均设置有烟温复合探测器，另外口门设手动报警装置1个，进人门口设气体放气信号灯，声光报警器。
2.2.5主变和户外开关站消防。主变露天布置，2台主变间距离大于10米，与建筑物距离大于12米以满足防火要求，每台主变均设置可储存一台变压器油量和20min消防水量之和的事故储存坑，坑内装设金属栅格(其净距不大于40mm)并铺设粒径50~80mm，厚度为250mm的卵石层。事故时，变压器油可迅速由排油管排至设置在厂房右侧的事故集油池内。另外，每台主变附近均设置2台MFT35推车式磷酸铵盐干粉灭火器和2个砂箱(100×100×100cm3)。另设置专门房间放置灭火器具。户外开关站附近设SS100-1.6型地面消火栓2个。户外110kV开关站，设置4只MT3型CO2灭火器。
2.2.6坝区消防。坝区内溢洪道8座液压泵房，每座配置2个MF3型磷酸铵盐干粉灭火器，坝顶每50米设置SS100-1.6型地面消火栓1个，计3个。每座液压泵房设置1个感烟探测装置。
2.3消防给水设计。居龙滩水利枢纽水库水质清晰、泥沙含量较少，可以作为消防水源。设四个消防取水口，为防止取水口堵塞可以用吹扫气管供气对水泵取水口进行吹扫；根据电站所配置的消防设备供水压力及消防用水量的要求，选用二台XBD5.2/30-125-200型水泵，扬程为52m，流量为108m3/h，两台水泵互为备用；消防水泵可与火灾自动报警系统相连，以便及时发现并经确认后能尽快消灭火灾。消防水泵及附属设施均布置在技术供水设备室（高程100.40m）。另外，由两台深井泵从水井取水给高位水池（底部高程160.00米，V=100m3）供水，作为消防主水源及生活用水，消防水泵供水作为备用水源。
2.4消防电气和监测报警系统
2.4.1消防电气。本电站设专用消防动力盘，并标有明显消防标志，由双电源供电，以保证消防设备由2个可靠的电源。消防用电设备采用单独的供电回路并穿管敷设，当发生火灾时，仍能保证消防用电。
厂房内主要疏散通道、楼梯间及安全出口处，均设置火灾事故照明及疏散指示标志。正常时，事故照明由交流电源供电，交流电源失去时，通过交直流切换装置自动切换为蓄电池直流供电。疏散用的事故照明其最低照度不低于0.5lx，疏散指示灯正常时由交流电源供电，交流电源失去时，通过其自配的备用电源供电，其连续供电时间不少于20分钟。
事故照明灯和疏散指示标志灯，均设置非燃烧材料制作的保护罩。
2.4.2火灾自动报警及灭火控制系统。本电站的火灾自动报警及灭火控制系统采用控制中心报警系统的形式，电站的消防控制中心设于消防控制房。
消防控制中心内设有火灾自动报警及联动控制屏，对厂内的火灾报警设备及消防灭火设备进行集中控制，并对发电机组设备火灾报警及联动控制器进行重复显示及控制。火灾自动报警控制系统选用总线编码智能型。火灾自动报警控制屏接收来自设备火灾报警控制器、厂内各部位安装的点式感烟、感温探测器、缆式定温探测器、手动报警按钮及输入模块传送来的信号，自动或手动发出灭火指令；向控制模块发出控制信号，控制风机、防火阀、固定式CO2灭火系统等消防灭火设备的运行；同时经通信接口自动启动工业电视监控系统进行跟踪及录像，并显示、记录、打印产生报警或故障信号的时间、地点及有关火灾信息，发出声光报警。并将所有火警或故障信息经通信接口送给全厂计算机监控系统。
主要设备布置区如中控室、计算机室、1G10.5kV开关柜室、2G10.5kV开关柜室、400V厂用配电屏室、透平油库、油处理室、空压机室、高压试验室、柴油发电机房、400V大坝用电配电室、电缆层、技术、消防供水泵层等地均设置有点式感烟探测器；在主厂房运行层及安装场和中间层设置有红外光束感烟探测器；在安装有固定式CO2灭火系统的设备区（即中控室、计算机室），电缆层及电缆廊道均另外设置有点式感温探测器或缆式定温探测器。在厂内各重要通道、走廊均安装手动报警按钮及声光报警器。
上述区域，按其重要性和所配置的消防灭火设备的要求选择报警、报警及手动灭火、报警及自动灭火等不同的处理方式。
一旦发生火灾，任何一个探测器探测到火警信号，控制器发出火灾报警声光信号，通知运行值班人员，值班人员根据火灾自动报警控制屏显示的报警地址到现场证实或经工业电视监控系统证实后，即可采用干粉灭火器或手动启动消火栓、固定式CO2系统，指挥救火。固定式CO2系统的远方手动操作在火灾自动报警控制屏上进行。火灾自动报警控制屏也可以设定为自动灭火方式，如果CO2灭火保护区域内同时有感温、感烟两种类型的探测器报警或手动报警按钮按下后，经控制器分析判断后自动停断对应区域内的风机、关闭对应区域内的防火阀、投入灭火装置。无论是在手动方式还是在自动方式下，控制器在发出火警信号的同时都自动启动工业电视监控系统对相关部位进行跟踪、显示及录像，以备日后事故分析。
根据规范及电站的实际布置进行探测器、手动报警按钮的配置；根据灭火设备的自动控制要求配置联动模块。
2方案研究
根据施工需要，临时排水系统实际方案需同时满足以下要求:600m3以上的容量;方便清捞;尽量减少工程量;方便排水设备布置;提高容灾抗灾害能力。在巷道底板挖设大容量水窝的传统布置方式无法满足600m3以上的容量要求，同时难以清捞淤泥，给使用上带来极大的不便，加上对现场条件要求苛刻，对周围巷道影响较大，权衡之后，此方案不可使用。而正规水仓泵房的布置形式工程量大，施工复杂，工期较长，由于本排水系统作为临时排水使用，出于技术经济效益情况的考量，需采取创新型设计方案，既能满足需要，又能保证经济合理。
3设计方案
为满足要求，经过方案论证，确定了以下布置方案。临时水仓开门口布置在回风联络巷内，平巷施工出安设水泵空间后，－20°下山施工至水仓巷道顶板标高低于联络巷内水沟底板标高位置后，变平巷施工1#及2#两临时水仓，两仓之间砌筑一道隔水墙，高度2m，水沟分别联系到两水仓门口，并设置水路转换设施，使水流可随时切换流入任意一仓，在联络巷内设置两道风门，风门上设置调风口，通过两个调风口调节控制风量，使仓内风流稳定，符合规范。
4设计说明
4．1满足600m3以上的容量，且容量可灵活调整
由于布置方式非常灵活，各设计参数可根据需要进行调整，此处设计1#仓及2#仓设计采用10m2断面，单仓容水有效长度30m，容量共600m3，可完全满足临时排水需要。
4．2使用合理，清捞方便
在水仓内沿巷中铺设轨道，水仓入口对侧设置小绞车，正常使用时水流优先进入1#仓，当仓内水位上升，水面高过2m高的隔水墙时，水流越过隔水墙进入2#仓，同时淤泥在1#仓淤积，需要清捞时，将水流调整为流入2#仓，同时派专人进行看泵排水，保持2#仓的水位不能高于2m的隔水墙，将1#仓内水抽出后，通过小绞车配合矿车进入仓内进行人工清捞，清捞完毕后将水流恢复，依此两仓循环使用，循环清捞，保证了水仓的高效使用和高效清捞。
4．3工程量较小，节省成本，缩减工期
按此方案布置的临时水仓，相比正规的水仓泵房布置方式大大地减少了工程量，在当前社会煤炭形势较差的情况下，符合节本增效的技术要求，一个巷道工程量低于100m，同时布置了水仓和泵房、系统运行可靠、容量满足需要的临时排水系统，是值得大力提倡的。
4．4方便排水设备布置
此布置方案相比普遍采用的大水窝临时布置方式，具有单独的水泵安设和运行空间，可以安设运行、检修、维护方便可靠的离心泵，管路布置和空间利用上更加合理。
