暗涵渠道设计研究管理论文

从提出“南水北调”到今天已经过去半个世纪，数亿炎黄子孙殷殷以待的梦想变为现实。南水北调工程，是中国跨区域调配水资源、缓解北方水资源严重短缺问题的战略性设施，是节约水资源、保护生态环境、促进经济发展方式转变的重大示范工程。南水北调工程的建成通水，向中国乃至全世界展示了一个伟大国家的形象。如今，南水北调东线一期主体工程已经完工，正式通水。今天小编给大家找来了《暗涵渠道设计研究管理论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

暗涵渠道设计研究管理论文 篇1：

水环境治理工程内源治理关键技术的探讨

摘要：本文以某工程为例，主要施工内容有内源治理工程（含河道清淤、淤泥固化处理、处理后污泥外运等）、活水保质工程（含新建补水泵站、分散式污水处理设备等）、生态修复工程（含河道清漂、水生植物种植、新建景观平台等）、河岸整治工程（含堤防工程）等工程和为完成工程所修建的各类临时性工程等，本文对水环境治理工程内源治理关键技术进行探讨。

关键词：水环境治理;内源治理;关键技术

一、暗涵清淤施工技术

1.适用范围及工艺原理

本施工技术主要适合断面尺寸不大，施工作业空间小而长的箱涵或管涵，大型机具设备无法进入，只能采取人工使用高压水枪配合吸污泵进行清淤暗涵工程。因本项目涉及的暗涵清淤工作施工点较多且分散，施工总体规划应根据设计图纸及暗涵的尺寸大小等实际情况，合理布局，因地制宜的规划好各暗涵的清淤工作面，以每200m至500m暗涵为一个工作面进行控制，利用坐标及标高进行控制，确定暗涵清淤厚度及平面位置，在施工工作面分段设置围堰及导流方式措施、集污坑后进行清淤施工，完成一个工作面后，结合现场工作面情况依次进入到下一个工作面。

2.暗涵清淤关键技术分析

（1）气体检测评估

暗涵清淤在箱涵内施工，空间气体流动性较差，可能存在大量的有毒有害气体，主要包括：硫化氢、一氧化碳、可燃性气体。为了确保施工作业安全，施工前委托具有相关专业检测资质的单位进行检测，并专业评估、确定作业环境等级，提出建议及应急处理措施。评估完成并达到作业要求后，组织安排进行“人、材、机”清淤作业。进涵清淤作业前，施工班组应遵循“先通风、后检测、再作业”的原则，即：每次进行有限空间施工前必须按要求进行气体检测，气体检测按照氧气、可燃性气体、有毒有害气体的顺序进行，其中有毒有害气体至少包括硫化氢和一氧化碳，气体检测值满足相关的标准后方可开工，施工过程中每隔15min进行一次气体检测，具体检测方法如下：①选取在施工段（50m）的中段箱涵上进行钻孔，孔径为4cm，采用1寸软管插入箱涵内，插入口软管与孔壁的间隙有水泥砂浆封堵，插入深度根据箱涵的高度确定，测点设置在作业人员的呼吸带高度内，检测箱涵空间范围内有毒有害气体含量，从而保证在不进入箱涵空间的情况下通过气孔进行检测，确保整个箱涵空间的施工安全性。②检测时，保持正常的鼓风机送风、抽风机抽风及检查井井盖打开，才能准确、真实的反映箱涵清淤过程中箱涵内有毒有害气体含量。③直至检查结果满足标准要求，才能进行下一道工序施工。检测结果内容包括检测时间、检测位置、检测方法、检测结果和监护者签名，依据《地下有限空间作业安全技术规范》（DB11T852-2019）见表1。

（2）设置围堰及导流方式措施、集污坑

①设置围堰。根据箱涵内水位高度，采用土袋围堰结构形式，围堰高度按照箱涵内水位以上0.5m控制，每200m设置一处围堰。在1#通风口（出入口）上游50cm设置围堰，在2#通风口（出入口）下游50cm设置围堰和集污坑（拟定尺寸为150cm*100cm*100cm，或利用原有检查井设施进行集污）。②导流方式与措施。根据各渠道的现状特点、断面形式及来水流量大小等实际情况，因地制宜合理的采用导流方式;若清淤暗涵（渠）上游来水量不大及渠道纵向坡降满足埋设管道排水的条件的下，可以采用在上游围堰一侧底部埋设排水管并沿清淤渠道的内部走向（底部）直至下游围堰，并穿越下游围堰一侧底部的方式进行管道内自流（排）式导流;若来水量大等原因不能满足埋设管道自流（排）式导流，可以采用在上游围堰上游侧适宜的位置安装一台抽排流量能力略大于来水量的水泵，以保证水位不超过上游围堰的方式进行导流，铺设的排水管道可从1#通风口（出入口）引出，沿清淤渠道的走向一直铺设并进入2#通风口（出入口）后，将排水管出口引至下游围堰的下游1米开外进行排水导流，以满足围堰内干地施工。③设置集污坑。若清淤施工段无法利用原有检查井设施进行集污，再考虑在施工段内合适的位置设置集污井，在选定的位置先采用破碎锤破碎，破碎点间距0.3～0.5m，逐层破碎，再用PC200挖机开挖集污坑。集污坑做好后按要求进行安全防护。箱涵清淤完成后，需对箱涵底板进行恢复。

（3）利用设备进行清淤

本项目涉及暗（箱）涵清淤拟采用高压水枪稀释淤泥，并用大型吸污车抽排淤泥及局部辅助人工清淤的方法。①清淤过程中为确保清淤人员的安全，鼓风机送新风、抽风机抽风应始终不间断工作。作业人员在井下每隔2分钟不断与外部现场监管人员进行传话，凡是进入暗涵的作业人员，必须戴防毒面具，在暗涵内作业的人员不得使用明火，每次下井作业最长时间不超过2h，且必须到路面休息15分钟后方可再次下箱涵作业;或直接由下一班作业人员替换进行暗涵清淤作业，每名作业人员每天入涵时间不得超过4小时。②箱涵内作业人应实时检测有毒有害气体含量，并且与箱涵外面监测人员保持通信联系畅通;从上游出入口利用高压清洗车配置的高压管对箱涵底泥进行高压冲水，由上游冲洗至下游，不断地来回冲洗，使淤泥稀释，稀释后的底泥和污水流入集水坑，通过大型吸污车把污水吸走，直至清理干净，稀释后的底泥统一运到底泥处理厂进行处理。③遇到需人工辅助清渣作业情况，在满足上述安全防护措施的条件下进行，在各个井口作业处安装施工专用吊土机，在箱涵内人工清淤作业人员采用橡胶桶盛装清淤的渣土，再用人力斗车装载后运至井位点，由于井筒口径较小，采用专用吊土机将盛装清淤土的橡胶桶吊运出地面，再使用人力斗车装载转运至场内临时堆放点，积聚了有一定数量时，采用人工装载上车后运输至泥渣土受纳场进行填埋处理，如底泥未达到填埋要求应运到底泥处理厂进行处理再作最终处置。④淤泥清理外运完成后，再用高压水枪对暗涵人工清淤部分进行冲洗干净。清理底泥完毕后搞好周围卫生，并拆除围堰或砌墙、回填集水坑，恢复箱涵底板。

二、技术应用成效分析

（1）通过此技术实施清淤后的暗涵能符合相关施工图纸、规范、标准的要求，为此，恢复暗涵的泄洪能力，有效降低项目区河道的洪水位，可维持下游河道岸线和水流穩定，改善河岸的防洪排水条件，保证了渠道的防洪排洪安全，有利于沿岸地区经济正常的持续发展。

（2）本技术将施工过程中的质量、技术、安全等管理方法相互结合，形成的施工流程衔接顺畅，能达到高效施工，在确保了工程质量与安全的前提下降低成本。经核算关键技术通过在本项目的应用，共取得经济效益约48万元。

结束语

在水环境治理的工程中，既要注重生态环境可持续发展的理念，又要注重治理与修复相结合的方式。本项目实施过程中因地制宜选取、制定合宜的工程技术方案并实施应用，并取得了显著的经济效益和环境效益，希望就该项目的实际操作给其他类似项目提供经验借鉴作用，共同促进我国水污染治理工作的健康发展。

参考文献

[1]陈正新，何慧，郭春香.优化河道治理与水环境保护的措施分析[J].资源节约与环保，2021（03）：18-19.

[2]朱伟，李磊，张春雷，赵建. 疏浚泥固化处理的优化设计研究[J].环境科学与技术.2005（04）

作者：吴书鑫

暗涵渠道设计研究管理论文 篇2：

创下多个“世界之最”

从提出“南水北调”到今天已经过去半个世纪，数亿炎黄子孙殷殷以待的梦想变为现实。南水北调工程，是中国跨区域调配水资源、缓解北方水资源严重短缺问题的战略性设施，是节约水资源、保护生态环境、促进经济发展方式转变的重大示范工程。南水北调工程的建成通水，向中国乃至全世界展示了一个伟大国家的形象。

如今，南水北调东线一期主体工程已经完工，正式通水。为了等待这一历史性时刻的到来，南水北调工程已经走过了十年多的坎坷之路，一泓长江水通过南水北调人工建设输水网络，每年将数百亿吨水，从郁郁葱葱的南国调到干燥缺水的北方。
“水上长城”如何铸就

1952年，南水北调的宏伟构想被第一次提出：“南方水多，北方水少，如有可能，借点水来也是可以的。”

改革开放后，南水北调被正式提上日程。1978年3月，五届全国人大一次会议通过的《政府工作报告》中也正式提出：“兴建把长江水引到黄河以北的南水北调工程。”

1995年12月，南水北调工程开始全面论证。为解决北方水资源短缺问题，我国开始实施南水北调这个规模宏大的战略构想，自20世纪80年代以来，黄淮海平原发生持续干旱，缺水范围不断扩大。为了维持经济社会的持续发展，不得不过度开发利用地表水，大量超采地下水，造成黄河下游频繁断流，淮河流域严重污染，海河流域基本处于“有河皆干、有水皆污”和地下水严重超采的严峻局面。黄河、淮河、海河三大流域的水资源开发利用率分别高达67%、59%和94%，水资源承载能力与经济社会发展和生态环境保护之间的矛盾日益尖锐。

2002年12月23日，国务院正式批复同意《南水北调工程总体规划》，我国历史上最大的调水工程就此展开。经过十年多时间，一条水上“长城”正在渐渐成型。
中线工程沙河渡槽高度达7.8米，壮观大气。

“超级工程”如何越“险”

进入新中国，工业的发展、人口的急剧增加以及错误、激进的政策，令北方的水源迅速减少，千百万人的饮水甚至受到威胁。在此条件下，一个远远超越隋炀帝大运河工程的计划应运而生，东、中、西三条线路的南水北调工程正式上马。南水北调东、中、西线干线总长度达4350公里，不仅有水库、渠道、水闸，还有大流量泵站，超长超大洞径过水隧洞，超大渡槽、暗涵等，复杂性、挑战性都超过以往。

南水北调东、中线工程刚好处于我国文化和历史的集中区域。中线工程，自南往北，依次经过楚汉文化、夏商文化、燕赵文化，最后是畿辅文化，其文物聚集度相当高，文物保护压力巨大。不仅如此，在开工建设之前，已经有相当一部分河段处于严重污染状态，有人担心“南水北调”会不会成“污水北调”？

为解决这些难题，南水北调人进行了种种努力。

在工程建设管理上，以项目法人为主导。在决策上注重咨询，成立专家委员会，对重大技术、经济、管理及质量等问题进行决策咨询，对工程建设、生态环境、移民工作的质量进行检查、评价和指导，有针对性地开展重大专题的调查研究活动。中线穿黄工程、丹江口大坝加高、湍河输水渡槽、东线泵站群工程……南水北调是世界水利工程史上一个又一个奇迹。

由于沿线文物众多，南水北调工程多次改变线路。选线论证阶段，中线特意绕开河南安阳殷墟、郑韩故城及河北邯郸赵王城、赵王陵等文物保护单位。在工程实施过程中，东线发现陈庄西周城址，渠道为之改线。

不仅要往北送水，还要送干净卫生的水，这是南水北调的两项重点任务。在加强工程建设的同时，南水北调人高度重视沿线水污染治理和生态环境建设，不断加大治污和生态建设力度，着力推进生态文明建设，打造千里“绿色长廊”，生态效益凸显。

东线工程一路北上，输送到缺水严重的北方。
工程生命线如何把握

据悉，南水北调工程供水范围覆盖中国13个省区。其中，东线工程向江苏、山东、安徽等三省有关地市供水。中线工程沿线经过湖北、河南、河北、北京、天津等五省市。西线工程的供水目标，主要是解决涉及青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西等六省区的缺水问题，必要时相机向黄河下游补水。

三条调水线路互为补充，不可替代。南水北调工程规划最终调水规模448亿立方米，其水量相当于向北方地区增加一条黄河。建设时间约需40至50年。整个工程将根据实际情况分期实施。东、中线一期工程可研阶段总投资为2546亿元人民币。

据调查，南水北调工程规模大、战线长、涉及领域多，且是涵盖大坝、水库、渠道、大型渡槽、隧洞等工程的超大型项目集群。工程创下了多个“世界之最”：

世界首次大管径输水隧洞近距离穿越地铁下部——中线北京段西四环暗涵工程

南水北调中线北京段西四环暗涵工程，具有两条内径4米的有压输水隧洞，穿越北京市五棵松地铁站，这是世界上第一次大管径浅埋暗挖有压输水隧洞从正在运营的地下车站下部穿越，创下暗涵结构顶部与地铁结构距离仅3.67米、地铁结构最大沉降值不到3毫米的纪录。

仅东、中线一期工程直接供水的县级以上城市就有253个，直接为1.1亿人提供清洁的饮用水源，其中逾700万人将告别长期饮用高氟水和苦咸水的历史。

世界规模最大的U形输水渡槽工程——中线湍河渡槽工程

南水北调中线湍河渡槽为三向预应力U形渡槽，渡槽内径9米，单跨跨度40米，最大流量420立方米每秒，采用造槽机现场澆注施工，其渡槽内径、单跨跨度、最大流量属世界首例。

国内最深的调水竖井——中线穿黄工程竖井

南水北调中线穿黄工程位于郑州市以西约30公里，其任务是将中线调来的长江水从黄河南岸输送到黄河北岸。工程北岸竖井为大型圆筒结构，建于黄河河滩地中细砂强透水地层中，内径16.4米，井深50.5米。设计流量为265立方米每秒，加大流量为320立方米每秒。井壁为双层结构，外层为地下连续墙形式，厚1.5米，深76.6米;内层为0.8米厚钢筋混凝土现浇衬砌，采用逆作法施工。基坑工程规模之大、开挖之深、地质条件之复杂、工作难度之高，均居国内之最。

国内直径最大的穿越大江大河输水隧洞——中线穿黄工程隧洞

为适应黄河游荡性河流与淤土地基条件的特点，南水北调中线穿黄工程开创性地设计了具有内外两层衬砌的两条长4250米隧洞，内径7米，两层衬砌之间采用透水垫层隔开，内外衬砌分别承受内外水的压力。这种结构形式在国内外均属先例，也是国内首例用盾构方式穿越黄河的工程。目前，中线穿黄双线隧洞已全线贯通，开创了我国水利水电工程水底隧洞长距离软土施工新纪录。

国内规模最大的大坝加高工程——丹江口大坝加高工程

丹江口大坝加高工程是在原有坝体上进行混凝土培厚加高，包括混凝土大坝加高和心墙土石坝加高。大坝加高工程完建后，坝顶高程由目前的162米增加到176.6米，正常蓄水位由157米抬高至170米，可相应增加库容116亿立方米。混凝土大坝加高中，提出了满足设计要求的新老混凝土结合的具体结构措施。在不影响大坝正常运行情况下，完成混凝土大坝裂缝检查、修补和大坝加高，其建设难度在大坝加高史上可谓世界之最。

大型渠道混凝土机械化施工技术国内领先

针对南水北调工程长距离输水、地形地质条件复杂等特点，创新研制出具有自主知识产权的系列成套设备，与国外同类设备相比，成型机自重降低2/3，功率提高66%，设备价格降低80%，在国内处于领先地位。在大型渠道边坡稳定与优化技术、新型结构型式、机械化衬砌综合施工工艺、机械化衬砌系列成套设备等方面取得了大量研究成果，填补了我国在大型渠道机械化成型技术装备设计制造、施工工艺和工程技术方面的空白。
穿黃工程是南水北调中线总干渠与黄河的交叉建筑物。

中线北京段PCCP管道工程多项技术国内领先

在超大口径PCCP（预应力钢筒混凝土管）管道结构安全与质量控制中，首次提出符合中国规范体系和材料标准的一整套PCCP设计和阴极保护技术参数，以及沟槽和隧洞内超大口径PCCP安装质量控制标准;PCCP阴极保护测试探头、机械化喷涂PCCP外防腐层材料和工艺、沟槽内超大口径PCCP龙门起重机安装技术、隧洞内PCCP安装工艺及技术均为国内首创。
综合效益如何体现

专家指出，首先，南水北调工程的实施将为黄淮海流域每年提供448亿立方米水量，相当于为北方地区新增了一条黄河。从社会效益到经济效益再到生态效益，南水北调将大大提高黄淮海地区的水资源环境承载能力，提供良好的人居环境和生态产品，促进区域人口与资源环境协调发展。

在社会效益方面，南水北调规划区人口4.4亿人。仅东、中线一期工程直接供水的县级以上城市就有253个，直接为1.1亿人提供清洁的饮用水源，其中逾700万人将告别长期饮用高氟水和苦咸水的历史。在经济效益方面，东、中线一期工程通水后，每年可为沿线地区增加工农业产值约500亿元。在建设期间，每年可以拉动全国经济增长0.2～0.3个百分点，可增加就业人口50万～60万人。

在生态效益方面，东、中线一期工程通水后，原来被长期挤占的农业和生态用水将逐步得到退还，其中被城市挤占的15亿立方米水量将归还于农业;

其次，城市超采的36亿立方米地下水将被逐步替代，北方地区地下水严重超采的局面将逐步得到遏制。

南水北调工程作为国家战略性基础设施，跨区域调配水资源，编织四横三纵中国大水网，是实现“空间均衡”的战略措施，为中华民族伟大复兴，实现“两个一百年”奋斗目标，夯实了水资源之基。

◎ 来源| 环球网

◎ 图片| 南水北调中线建管局宣传中心

作者：张馨研

暗涵渠道设计研究管理论文 篇3：

大型输水工程网络三维场景建设关键技术研究

摘 要：为了直观展示大型输水工程的整体规划设计和建设成果，给调水管理部门运行管理和综合决策提供技术支持，以南水北调中线一期工程为研究对象，运用数字地球理念，针对工程距离超长、建筑物规模庞大及地形复杂等特点，研究了长距离大范围网络三维场景建设关键技术问题，分析了三维场景构成要素及难点。通过试验论证提出了长距离大规模工程建筑物在Skyline平台上基于三维模型部件和位置的分组切割和融合方法，解决了地球表面长距离大范围工程建筑物与高精度地形表面模型的无缝集成及海量数据的流畅加载问题，实现了大型输水工程三维场景的网络在线快速浏览和三维分析应用。该技术在南水北调中线一期工程三维场景建设中取得良好应用效果，为类似长距离大范围输水工程网络三维场景建设及分析应用提供参考。

关键词：长距离输水工程：三维场景；Skyline；海量数据；无缝集成；南水北调中线工程

文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn. 1000- 1379.2018.06.031

水资源分布不均匀性和人类社会需水不均衡性的客观存在，使得长距离、大范围的输水工程成为解决此类矛盾的最重要且有效的方式之一[1]。运用三维GIS技术可以对此类工程的规划、设计、建设和运行管理等各个阶段提供直观展现和辅助决策等功能，并已取得了广泛的应用。然而由于三维数据量较大，网络发布与传输能力有限，现有的应用一般基于单机或局域网C/S模式，分布式B/S环境下三维GIS建设相对困难，国内外学者对此展开过大量研究[2]。三维GIS强大的空间表现能力的核心即为三维场景建设，目前主要侧重于建设局部区域、地表或者多个单体建筑物的三维场景，范围和容量相对受限，不涉及超長连续工程建筑物的椭球面定位组装及加载问题，并且其三维场景建设也相对简单。

笔者以南水北调中线一期工程三维可视化系统建设为例，阐述长距离输水工程网络三维场景建设流程及其关键技术，以期为类似三维场景的建设提供参考。南水北调工程是目前世界上规模最大的跨流域、跨地区、长距离调水工程，工程总体规划东线、中线和西线三条干线线路。其中，中线工程是在建工程中线路最长、建筑物最多、征迁安置涉及范围最广、建设管理最为复杂的项目[3]。

1 工程概述

南水北调中线干线工程南起汉江下游丹江口水库的陶岔引水闸，沿唐白河平原北缘、华北平原西部边缘，跨长江、淮河、黄河、海河四大流域，直达北京的团城湖和天津市外环河，是一项跨流域、跨多省（市）、长距离的特大型调水工程，担负着北京、天津、石家庄、郑州等数十座城市供水保障的重大任务。中线干线工程全长1 432 km，沿线经过河南、河北、北京、天津四省（市），规划分两期实施，一期调水规模为95亿m3/a，总投资超过1 500亿元，工程沿线地形、地质、土壤等条件复杂，有各类大中型主体工程建筑物1 796座[3]。

本文以南水北调中线一期工程为研究区域，该区域具有以下特点：①长约1 500 km，范围大，跨越多个省（市）；②区域内建筑物近2 000座，且类型多，包括渡槽、倒虹吸、闸站、桥梁、暗涵、隧洞、泵站等；③沿线输水渠道结构复杂多变、宽窄不一，包括地上输水明渠和地下输水暗涵；④输水渠道沿线地形复杂多变、高程变化大，且穿越多条道路、铁路、桥梁和大小河流等[3]。

2 网络三维场景建设平台选择

经大量试验及分析研究，长距离输水工程三维场景建设难点在于：①如何在网络环境下实现高精度海量影像数据的管理及高效流畅加载显示：②如何将超长距离连续工程建筑物在地球椭球面上定位组装并与地形表面无缝集成。要解决以上问题，选择合适的三维场景建设平台尤为重要。

三维场景的搭建平台多种多样，有国外的Skyline、Google Earth、VirtualEarth、WorldWind、ArcGISExplorer，国内的VRMap、EV-Globe等。这些平台以其自身的优势为数字地球和数字城市的构建提供服务，但是在海量三维模型的管理、展示、应用分析及网络在线应用方面，美国的Skyline平台以其海量影像数据和模型数据的管理，地形的构建、网络三维场景的流畅加载显示及发布等方面独特的优势，一直处于领先地位，是目前应用最广泛、技术最成熟的三维GIS平台。

本文采用Skyline平台构建南水北调中线一期工程三维可视化大场景。Skyline平台由TerraBuilder、TerraGate和TerraExplorer Pro等3个产品构成[4]。TerraBuilder能迅速创建、编辑和维护三维地形数据库，可融合影像数据、矢量数据以及高程数据，具有海量数据库处理能力以及无损高比例压缩能力。TerraGate采用流（Streaming）模式对地形文件进行发布，能在互联网上通过可变带宽实现无缝接人，有效解决在线实时流畅传输三维地理数据的问题。TerraEx-plorer Pro能够创建、编辑、展示和发布三维场景，并提供了丰富的二次开发接口，允许用户根据业务需要定制开发三维GIS系统。

3 网络三维场景建设关键技术

3.1 数据预处理

（1）三维地形制作。将现有的南水北调中线一期工程范围内的1：2 000航空影像、Spot5卫星影像、1：50 000地形数据、1：2 000数字高程模型数据在TerraBuilder中融合创建一个海量数据级三维地形场景MPT文件。该地形文件再现了整个南水北调中线一期工程约1500 km长的地形起伏、地表高程、地物地貌等地理信息，并与全球影像无缝集成。三维地形创建流程见图1。

（2）三维地形发布。使用TerraGate发布处理好的地形MPT文件。发布后的地形文件，在处理高分辨率影像时，会根据当前视角高度和范围，分别调取不同分辨率的影像数据，极大地提高了系统的运行效率，为用户提供更加流畅的、无缝式的浏览效果。

（3）模型制作。选取南水北调中线一期工程150km渠道、55座水工建筑物为建设范围。对图纸矢量化、AutoCAD文件及其他工程设计资料进行转化处理，在3Dmax中按照1：1大小进行渠道和水工建筑物精细建模，并在满足精细要求的同时，对模型进行优化处理。

（4）材质贴图与烘焙。为了达到与现实世界一致的效果，材质数据的获取方法可利用材质库和实地拍摄采样，还可结合高分辨率遥感影像或航摄影像提取。对于影像数据或实地采集的照片数据，采用Photoshop软件对其进行加工处理后，按照设计图纸和现地实景，对建筑物和渠道进行贴图处理，不仅可以局部简化复杂模型，真实模拟现实建筑物，还可以提高逼真度和显示速度。为了使模型效果更加真实，贴完材质后对模型进行烘焙，以增加模型的光泽度、质感，产生光照效果，更加贴近现实世界。三维模型制作流程见图2。

3.2 三维场景建设

三维场景主要由地形数据、工程建筑物三维模型、配景模型以及基础地理数据组成。

3.2.1 模型数据处理

为提高建模效率，常常将几十公里输水渠道模型作为单个模型。由于模型结构复杂多变，且3D max为平面坐标系，因此为了将超长距离渠道模型在地球椭球面上定位组装并与地形表面无缝集成，需要考虑从平面坐标到球面坐标的转换问题。经过大量试验研究分析，采用对超长距离连续输水渠道及大规模建筑物按照位置和部件进行切割分组技术，可以完美解决这一问题。

（1）输水渠道。为保证三维场景加载及浏览速度，经多次试验论证得出：按照一定长度对渠道模型进行切割分组，将各组模型分别转换为.xp12格式，并保证各级LOD文件大小在一定范围内，即可在三维场景中根据当前范围及视角流畅加载不同详细程度的LOD层级，并与地形無缝集成。具体流程见图3。

渠道模型分组见图4。左上角视图为分组后的渠道模型。

（2）输水建筑物。考虑到输水建筑物模型的复杂性和多样性，需要按照一定的规则对建筑物模型进行分组。为便于在Skyline中将各个分组的模型融合，分组时按照空间位置及结构进行切割，通常情况下将透明部件分为一组，非透明部件按照闸门、厂房、闸室、护坡、路面等类型拆分为合适的组，并保证每级LOD文件大小在一定范围内。建筑物模型分组见图5。较复杂的建筑物模型可能需要分几十个组。

3.2.2 三维场景搭建

将地形数据发布后载人Skyline.依次导人满足要求的渠道和建筑物模型，结合建筑物坐标及地形变化，通过地形开挖、模型比例调整、旋转、位置调整等方式，将输水渠道和建筑物的各个部分依次无缝拼接。

为了使三维场景达到更好的可视化效果，通常会加入配景数据，一般包括树木、人、房屋、车、水面、标志牌等。这类数据通常数量大、变化小、类型单一，为提高浏览及显示效率，通常以矢量数据的形式加入，随机赋予纹理贴图，减少内存占用。

完成三维场景搭建后，需要对三维场景进行优化，包括模型的组织方式、贴图大小，配景的贴图方式、大小及显示方式等。具体流程见图6。

3.2.3 三维场景网络发布

在TerraExplorer Pro中，将建设完成的三维场景保存为.fly格式，使用平台自带的发布功能，将三维场景发布为网络包，即可根据网络发布地址访问该三维场景。

4 网络三维场景应用

发布完成的三维场景效果见图7。场景中的输水渠道、各类建筑物、地形、影像及配景数据均能够实现流畅加载和高清显示，根据视野大小实现各级显示效果的无缝集成。

在此三维场景基础上，采用Javascript技术开发建设了一套南水北调中线一期工程三维可视化系统，再现了南水北调中线一期工程沿线、重点防洪工程、重点河道堤防地貌“真实场景”，实现了三维场景的交互式浏览和工程方案的可视化。结合工程专题信息，提供初步的三维GIS分析和工程运用模拟操作，实现工程相关信息的获取、传输、查询和显示，为建设管理部门提供生动、形象、直观的决策数据[5]。南水北调中线一期工程三维可视化系统界面见图8。

5 结语

（1）在对南水北调中线一期工程特点研究的基础上，对超长距离输水工程网络三维场景建设的难点及关键技术问题进行试验分析，提出了一套针对超长距离、超大范围、海量数据输水工程网络三维场景建设的流程及有效解决方案。

（2）三维场景的核心在于数据，如何快速高效地加载和显示各类数据尤为重要。由于数据量巨大，传统的C/S模式在安装部署及应用方面有一定的局限性，因此提出了解决数据加载及显示问题的理论和技术，在B/S模式下更有效地发挥三维场景的优势，利用网络资源进行各类在线分析和交互应用，提高了三维场景的价值。

（3）本文提出的三维场景建设方法，不仅可在大范围、大场景、地形复杂、建筑物数量众多的水利工程中应用，而且可以广泛应用于交通、建筑、石油、管道等行业的三维信息化建设，还可为整体规划、设计建设成果展示、工程管理、生态评价、环境影响分析和综合决策等提供信息服务和分析计算手段。

参考文献：

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[2] 陶刚，池天河，郑桂香，基于skyline的网络三维GIS建设及应用[J].测绘科学，2011，36（6）：219-221.

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[4] 北京东方道迩信息技术有限责任公司.SkylineGlobe产品系列技术白皮书[R].北京：北京东方道迩信息技术有限责任公司，2009：1-3.

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作者：王丹 张强 陶付领 霍建伟