水利工程三维设计的应用分析

张彦婷

【摘 要】在国外，CAD技术应用于铁路和公路路线设计始于60年代，国内研究虽起步较晚但发展迅速，近年来，在水利工程施工设计领域，已有一些开拓性尝试。

【关键词】三维设计；水利工程；应用

一、三维设计方法简介

三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础，它是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更加立体化、形象化的一种新兴设计方法。三维设计彻底地改变了传统的设计方法，它将设计师的传统设计模式“三维构思=>二维设计=>三维展示“还原”成三维构思=>三维设计=>三维展示”的符合人类大脑思维的模式。这也排除了经过二维设计转换过程中的错误，保证了设计思维的连贯性，回归到三维认识世界的本质。

二、三维设计方法在目前水利工程中的应用现状

2.1 勘察测绘

在将等高线数据进行数字化后，便可以建立三维地貌图，包括各类建筑物、开挖边坡及原始地貌等，并可根据工程的进展情况不断地更新。另一方面，由于建立的三维地貌是采用三维数字，因而建筑物任意部位的体积、面积等属性以及挖填土石方量都可以精确地计算出来。

2.2 水工设计方面的应用

水利水电工程设计过程中，受到工程复杂性的影响，需要各种专业的人才之间互相协调配合才可有效完成。因此在设计过程中需要强化骨架设计模式的使用，并且防止发生由上至下的设计缺点，切实提升工程设计的灵活性，并且划分设计权限，实现设计的协同性和并行性目的。在此过程中，先对模板做参数化设计，使用相应的方式构建三维形体结构，导入CAD分析软件，以更好的完成三维设计草图，草图设计成型之后，设计人员需要对照CAD的平面设计图和剖面设计图，建设一个三维设计模型，保证空间概念更加清晰，同时借助生成的实体模型对之前的各个平面设计图展开反复的对比核实，并在整个设计过程中强化和各个方面的联系于沟通，以有效保证设计有效性

2.3 施工组织

在明确施工场地和地形彼此之间的制约条件的情况下，采用三维动态布置施工平台，能够快速得出所需结果并生成相应的平、剖面图。采用三维建模技术能直观地了解各种方案的可行性，从而有利于快速、方便地进行多种方案比选。

2.4 工程量计算

有了精确的三维模型，便可以对工程量进行精确计算。如果有了建筑材料和地质分类数据，还能够计算不同材料的用量，进而为概预算及施工期的材料供应计划提供可靠的数据。

2.5地形地质方面的应用

使用各种高等数据，能够快速准确的实现数字化三維地形的目标，同时建立起各种原始地貌、水坝、开挖边坡以及引水洞等三维地形图。另外借助计算机设计操作方式，实现仿真效果可视化的目的，并且能够适当的对原有图形进行实时更新，实现图形和实物互相匹配的目的。因为三维地形的仿真性特点明显，因此能够实现对其中任何一种复杂部位的体积等属性计算。并且依照具体要求做适时的旋转、开挖和切剖等操作，另外借助勘探数据的使用对整个土石放量做快速准确的计算。

2.6三维技术在水利水电设计中的具体应用

从传统的手工绘制方面分析，难度较大，并且无法确保精度。传统手工绘制曲线不但有较大的难度，并且操作方式过于复杂，但是使用Auto CAD技术，可以更好的解决这些问题，取得更佳的绘图效果。具体操作方式如下：

2.2.1Excel数据处理

数据的准确性是首要保证的一点因素，对前期观察的各种数据做仔细核对，之后另外输入一组数据，将其坐标化转化。例如执行命令为spline，可以先复制Excel的曲线坐标，再黏贴执行即可。

2.2.2水库水位绘制

首先对水位和相应的库容进行数据输入，完成数据输入后可以充分借助表格中各项自带功能，快速准确的计算各种复杂的库容差值。之后再依照具体的计算结果转化成相应的坐标，再继续输入。所有输入操作完成后，同时放大至最佳辨识度和美观度大小。所有调整工作完成之后，重新定位坐标点，这样操作步骤不但能够完成曲线绘制的命令，而且能够更方便的完成曲线绘制工作。从这些步骤中可以看出，CAD技术绘制曲线的强大功能和具体的操作过程。

水利水电工程之中加入三维设计方式，能够有效提升工程的建设质量，节约质量成本的同时，有效节约设计时间，切实保证了设计成果在实际应用中的效果，这种三维设计方式在将来的水利水电设计过程中，必然会有十分广泛的运用。

三、三维设计技术的先进性

3.1是现代工程设计方式的一次革新

三维设计技术能够依照现下工程建设的各种实际情况，使用更为直观、完善的方式展示设计师对于工程设计观念的认知。并且不需要设计工作人员在二维设计图纸和三维表现形态之间反复的变换思路，能够有效的弥补在设计过程中对细节形象造成的缺陷。但是借助使用现代三维技术能够更为准确的反映出设计成果的材料、外表、色泽和大小等各种属性。设计人员借助现代三维技术的实施，能够在计算机上准确的将设计物的三维实体造型表现出来，与此同时生成与之相对应的二维工程设计图，清楚反映设计者意图的同时也对施工过程中各项工作起到了更好的支撑性作用。另外在施工过程中，通过施工过程中的结果反馈，能够得到更及时、更便捷的模型调整。

3.2使用三维设计技术可提升设计单位的设计水平

水利水电工程设计不是一个人就能够完成的，而是需要依靠一整个专业队伍付出全部的心血才可能实现。所以在工程设计过程中，对各项先关信息的共享和各人设计成果的集合作用十分明显。借助三维设计和现代计算机微信技术的联合，可以有效缩短工程设计建设的时间和周期，并且能够有效避免发生信息输入重复的错误，在信息传递和运输过程中，保证了信息的完整与正确。

3.3有效提升水利水电工程设计质量和效率

三维设计能够形象的把工程建筑的各种参数指标借助实体模型用三维成像技术立体全面的表达，这也全面的保证了整个设计工作的正确性，防治传统设计过程中因为图纸分散而造成描绘困难或者互相矛盾等问题出现，切实有效的实现设计质量稳定达标的目的。利用三维设计技术制作的工程三维模型更有助于工程建模的实现，另外在调整工程方案的过程中能够更加的便利，不但减少了工程设计过程中错误出现的概率，而且避免了因为设计失误而造成的返工性问题，还一并节省了工程设计的周期，切实有效的提升了工程设计的效率，实现了水利水电工程质量提升的目的[2]。

参考文献：

[1]国核电力规划设计研究院冉瑞江.如何通过三维设计实现变电站精细化设计[N].中国计算机报，2012-03-19（020）.

[2]田永生，余军，马麟，胡燚，范娜丽.水电站厂房管路三维设计[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011，（11）.

[3]三维设计的神兵利器[J].建筑设计管理，2011，（10）.

[4]刘静，杨卓然.工程勘察设计院的协同设计与管理[J].有.有色冶金设计与研究，2009（10）：71-72