土石方工程是水利水电工程的重要组成部分,随着施工机械、施工技术、科技水平的不断提高和发展,土石方工程施工规模日益增大,土石方工程量的快速计算及平衡调配规划在工程建设中所起的作用日趋重要。 本文借助数字高程模型对地形表面的精确数字描述和计算机强大的计算能力,对传统土石方计算的格网法进行改进,解决了土石方工程量计算中存在的问题,实现了土石方工程量计算地快速、高效、精确。该方法不仅适用于土石方量的计算,也适用于与此类似的工程体积、容量计算。文中详细讨论了数字高程模型中数据点获得、参考点的快速搜索、二次曲面的插值算法、粗差剔除等内容,并运用AutoCAD二次开发技术,实现了二维地形图的三维矢量化以及DEM数据的三维显示和编辑修改。 本文还对现有土石方调配规划方法中存在的问题进行了改进,深入考虑了调配中存在的约束条件和人为干预因素,完善土石方动态调配的优化模型,然后用线性规划的二阶段单纯形法进行求解,同时引入能较准确反映道路运输情况的运输机械模型。并以向家坝水电站工程土石方平衡调配规划作为研究背景,对取得的成果进行了具体实践。 取得的成果主要有: (1)详细论述了数字高程模型理论,通过对数字高程模型和土石方计算格网法特点的研究,探讨了数字高程模型在格网法中的应用,实现了基于DEM的大范围土石方量快速、精确计算,并通过渣场容量计算证明方法的实用性。 (2)基于ActiveX自动化界面技术,通过编程对AutoCAD进行二次开发,实现二维图形的矢量化、等高线数据的离散化以及数字高程模型结果的三维直观显示。 (3)探讨了土石方调配系统中料物匹配关系的各种影响因素,根据影响因素的不同对匹配关系划分等级,以满足不同工程的实际要求。 (4)对原有土石方调配道路模型进行改进,引入土石方运输机械,使模型能够更准确的反映道路运输情况,并编程统计道路运输强度、行车密度等技术经济指标,为施工组织设计提供科学依据。