(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110483312.2 (22)申请日 2021.04.3 0 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113221215 A (43)申请公布日 2021.08.0 6 (73)专利权人 中国电建集团华 东勘测设计 研究 院有限公司 地址 310014 浙江省杭州市下城区潮王路 22号 (72)发明人 张帅　杨磊　黄成家　肖羽　 郑淑倩　 (74)专利代理 机构 杭州九洲专利事务所有限公 司 33101 代理人 韩小燕(51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06T 15/00(2011.01) 审查员 黄剑飞 (54)发明名称 基于BIM模型的土石坝渗流动态可视化监控 分析方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于BIM模 型的土石坝渗流 动态可视化监控分析方法。 本发 明适用于大坝监 控领域。 本发明的技术方案 是： 通过大坝上游、 坝 脚以及各断面浸润线下埋设的测点， 获取实时的 监测数据； 根据测点渗透压计算测点压力水头， 在测点空间坐标(x,y,z)确定情况下得到浸润线 上该测点的z轴投影点坐标； 根据监测数据及上 一步骤中浸润线生成方法， 在BIM模型上生成浸 润线并可视化显示； 采用粒子群算法优化反演大 坝各材料分区的渗透系数， 生 成坝体渗流场并在 坝体断面BIM模型上可视化显示； 对实时的监测 渗透水头 数据、 前一步骤反演所得各分区渗透系 数、 正向计算所得渗流场数据进行范围校验， 若 超过系统预设临界值， 则在相应问题 点生成报警 信息。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 113221215 B 2022.04.19 CN 113221215 B 1.一种基于BIM模型的土石坝渗 流动态可视化 监控分析 方法， 其特 征在于： 通过大坝上游、 坝脚以及各断面浸润线下埋设的测点， 获取实时的监测数据， 包括坝体 上、 下游水位和坝体不同材 料分区边界测点的渗透 压数据； 根据测点渗透压计算测点压力水头h， 在测点空间坐标(x,y,z)确定情况下得到浸润 线 上该测点的z轴投影点 坐标； 对于相同材料的均质坝段， 认为其内部渗透是均匀的， 即各坝段内部浸润线为直线， 连 接各测点投影点即为坝段内部浸润线； 对于坝体心墙， 认为其厚度相对大坝厚度可忽略， 由 于心墙防渗特性， 与其相邻坝段的浸润线在心墙处被阻断； 根据监测数据及上一步骤中浸润 线生成方法， 基于WebGL技术在BIM模型上生成浸润 线 并可视化显示； 采用粒子群算法优化反演大坝各材料分区的渗透系数， 利用反演结果进行正向计算， 生成坝体渗 流场并在 坝体断面BIM模型 上可视化显示； 对实时的监测渗透水头数据、 前一步骤反演所得各分区渗透系数、 正向计算所得渗流 场数据进行 范围校验， 若超过系统预设临界值， 则在相应问题点 生成报警信息 。 2.根据权利要求1所述的基于BIM模型的土石坝渗流动态可视化监控分析方法， 其特征 在于， 所述采用粒子群算法优化反演大坝各 材料分区的渗透系数， 包括： 初始化假定种群中粒子坐标， 即反演分区渗透系数， 计算每个粒子对应目标函数， 每次 迭代中根据种群最优粒子位置以及当前粒子历史最优位置对种群粒子状态进 行更新， 多次 迭代后即能找出满足精度的粒子位置， 也 就是分区渗透系数。 3.根据权利要求2所述的基于BIM模型的土石坝渗流动态可视化监控分析方法， 其特征 在于， 优化反演目标函数表示 为： 式中， n为测点总数； xi(i＝1,2,...,n)为大坝各部位的渗透系数； wj为第j个测点的权 重因子； 为第j测点处的水头计算 值； 为第j测点处水头的监测值。 4.根据权利要求2所述的基于BIM模型的土石坝渗流动态可视化监控分析方法， 其特征 在于， 所述粒子群优化 算法表示 为： 式中， k表示第k次迭代； i＝ 1,2,…,M， M为粒子总数； w为惯性权重系数； 为第k次迭代 粒子i飞行速度矢量的第d维分量； pid为粒子i个体最好位置的第d维分量； pgd为群体最好位 置的第d维分量； c1、 c2为学习因子； r1、 r2为0到1之间相互独立随机数。 5.一种基于BIM模型的土石坝渗 流动态可视化 监控分析装置， 其特 征在于， 包括： 数据获取模块， 用于通过大坝上游、 坝脚以及各断面浸润线下埋设的测点， 获取实时的 监测数据， 包括坝体上、 下游水位和坝体不同材 料分区边界测点的渗透 压数据； 浸润线生成模块， 用于根据测点渗透压计算测点压力水头h， 在测点空间坐标(x,y,z) 确定情况下得到浸润线 上该测点的z轴投影点坐标； 对于相同材料的均质坝段， 认为其内部权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113221215 B 2渗透是均匀的， 即各坝段内部浸润线为直线， 连接各测点投影点即为坝段内部浸润线； 对于 坝体心墙， 认为其 厚度相对 大坝厚度可忽略， 由于心墙防渗特性， 与其相 邻坝段的浸润线在 心墙处被阻断； 浸润线显示模块， 用于根据监测数据及浸润线生成模块中的浸润线生成方法， 基于 WebGL技术在BIM模型上生成浸润线并可视化显示； 渗流场生成及显示模块， 用于采用粒子群算法优化反演大坝各材料分区的渗透系数， 利用反演结果进行正向计算， 生成坝体渗 流场并在 坝体断面BIM模型 上可视化显示； 安全性判断模块， 用于对实时的监测渗透水头数据、 渗流场生成及显示模块反演所得 各分区渗透系数、 正向计算所得渗流场数据进行范围校验， 若超过系统预设临界值， 则 在相 应问题点 生成报警信息 。 6.根据权利要求5所述的基于BIM模型的土石坝渗流动态可视化监控分析装置， 其特征 在于， 所述采用粒子群算法优化反演大坝各 材料分区的渗透系数， 包括： 初始化假定种群中粒子坐标， 即反演分区渗透系数， 计算每个粒子对应目标函数， 每次 迭代中根据种群最优粒子位置以及当前粒子历史最优位置对种群粒子状态进 行更新， 多次 迭代后即能找出满足精度的粒子位置， 也 就是分区渗透系数。 7.根据权利要求5所述的基于BIM模型的土石坝渗流动态可视化监控分析装置， 其特征 在于， 优化反演目标函数表示 为： 式中， n为测点总数； xi(i＝1,2,...,n)为大坝各部位的渗透系数； wj为第j个测点的权 重因子； 为第j测点处的水头计算 值； 为第j测点处水头的监测值。 8.根据权利要求5所述的基于BIM模型的土石坝渗流动态可视化监控分析装置， 其特征 在于， 所述粒子群优化 算法表示 为： 式中， k表 示第k次迭代； i＝1,2, …,M， M为粒子总数； w为惯 性权重系数； 为第k次迭代 粒子i飞行速度矢量的第d维分量； pid为粒子i个体最好位置的第d维分量； pgd为群体最好位 置的第d维分量； c1、 c2为学习因子； r1、 r2为0到1之间相互独立随机数。 9.一种存储介质， 其上存储有可被处理器执行的计算机程序， 其特征在于： 所述计算机 程序被执行时实现权利要求 1～4任意一项 所述基于BIM模 型的土石坝渗流动态可视化监控 分析方法的步骤。 10.一种计算机设备， 具有存储器和处理器， 存储器上存储有可被处理器执行的计算机 程序， 其特征在于： 所述计算机程序被执行时实现权利要求 1～4任意一项 所述基于BIM模 型 的土石坝渗 流动态可视化 监控分析 方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113221215 B 3