简析CAD技术优缺点及在水利工程设计中的应用

□李丹萍 □朱磊峰（永城市水利局）

0 引言

在计算机技术不发达的时候，水利工程设计制图主要依赖人工，这种制图方式常常不够立体，特别是对局部的绘制存在缺陷，如果要修改还要花费大量的人力物力。随着计算机技术的日益成熟，水利工程设计也进入了CAD绘制时代，进入信息时代；CAD技术为水利设计提供了各种各样的便捷方式，在保证工程质量的同时还大大提高了工作效率。

1 CAD技术概况

CAD即Computer Aided Design的缩写，中文翻译为计算机辅助设计，诞生于20世纪60年代，到80年代以后，由于计算机技术的迅猛发展和绘图仪、激光打印机等外围设备的发展，CAD技术取得了前所未有的进步，其功能愈发强大。

CAD技术主要是由交互技术、图形变换技术、曲面造型和实体造型技术共同构成的，因其容易掌握、便于操作、利于二次开发等特点而受到了全球工程设计人士的广泛青睐。CAD主要指的是通过使用计算机和其配套的图形设备来协助设计人员开展设计工作。CAD软件的种类有操作系统和编译程序，这两种是计算机自带软件，此外还有交互式图形显示软件、CAD应用软件和数据管理软件等，这些是主要绘制软件。随着计算机软件的发展，如今越来越多的行业都在运用CAD技术，水利工程设计就是其中之一。

2 CAD技术在水利工程设计中的优点

与人工绘图方式相比，CAD技术具有以下明显的特点：

2.1 使设计的前期工作变得更加便利

以前设计工作人员进行区域选址和测算往往需要大量的施工图纸、测量器材等，这样携带不便，劳动强度加大，并且易损坏精密贵重仪器。现在，采用CAD技术进行水利工程设计之后，设计工作人员只需要携带笔记本电脑以及便携的现代化电子产品即可。这样使得水利工程设计的前期准备工作变得简单有效，降低了劳动强度。

2.2 CAD技术操作方便，出错率低，图面整洁

设计者使用人工绘图的方式，需要几支不同粗细的笔、直尺、三角尺等工具，不断的进行更换，如果出现问题需要修改，也非常困难、麻烦，个别情况还需要重新设计，这样操作起来不仅繁琐，而且还增加劳动量，修改几次后图面不整洁。而CAD技术则不同，有统一标准的线型库、字体库，操作起来非常方便，只需要一个鼠标就可以绘图了，如果你绘制错了，CAD软件中的UNDO功能可以帮你解决，只要点击它返回到上一步就可以轻松解决。大大提升了设计人员的工作效率，整个设计下来图面非常整洁。

2.3 提高设计图纸的精确度

水利工程的建设相当复杂，其对设计图纸的要求非常高，精确到毫米，而且任何一点计算上的纰漏都有可能影响工程质量。利用CAD技术绘制相关图表时，软件不仅能准确计算出原本需要设计人员实地测量出的有效数据，而且在绘制坝面曲线、低水位水库曲线时远远比手绘的曲线更为精确。另外，CAD具备的图解计算功能可以保证工程制图的精确性。CAD将图纸的精确度精确到毫米上，对水利制图的设计非常有帮助，因此在水利设计方面发挥着重要作用。

2.4 提高设计的速度和工作效率

很多水利工程的工期紧，这就要求前期的设计工作必须高效迅速的完成。由于CAD中在绘制施工平面图时所用到的命令按钮非常少；如遇到许多图形的计算，只需套用CAD中的自动求积模块，可以快速的进行长度、周长、面积等的计算，只要绘图正确，CAD就能够在非常短的时间内完成有关计算。因此不仅提高了设计的速度，大大缩短了设计时间，还有助于提高工作效率。

2.5 数据信息的存储方便安全

水利工程的设计往往会有大量的数据信息，这些数据信息的存储很重要。如使用手绘的方式，大量的纸质文档保存起来既消耗空间，查阅起来也不方便。利用CAD技术，数据信息能够分类进行保存，并且不会占用太多空间。通常情况下，将设计的图片、图形等文件可以缩小保存在电脑的硬盘或者软盘中，也可以存储在优盘等可以存储的存储器上，这样方便存储，不仅节省很多空间，还方便查找，只需在计算机搜索查找即可。因此用CAD技术存储数据信息是既安全又方便。

3 CAD技术在水利工程设计工作中的缺点

CAD技术虽然为水利工程设计带来了方便，但在实际水利工程设计中仍旧存在一些不足之处和缺点，需要加以改进。

3.1 设计人员对CAD技术产生过分依赖，束缚设计思想

正是CAD技术为我们带来的便捷，有可能会导致设计人员对其产生过分依赖心理。CAD软件自身功能的局限性以及设计师对CAD软件掌握的熟练程度，还有CAD引以为荣的复制、套用的高效手段和CAD的标准化、工业化使得设计作品千篇一律，水利工程设计工作对设计师所要求的创造性与发散思维性得到束缚，好的灵感、创意不能通过CAD表达出来，使得设计出来的作品缺少灵感、缺乏个性和人情味。

3.2 CAD技术不易进行升级、换代

CAD软件的适用性不够好，而且开发商受利益趋使，动辄将还没研发完的软件推向市场，导致系统使用过程中还是会发生偏差和失误。通常一名设计师要用半年到一年的时间才能熟练掌握CAD软件及电脑知识，可是在科技飞速发展的今天你学习的步伐永远追不上电脑、外设、CAD软件的更新、升级步伐；而且很多设计工作者们已经适应一代版本的操作流程和框架结构，不容易再接受或选择使用升级、换代、改良之后的CAD技术。

3.3 CAD技术的不可靠性

在网络信息空间，不可避免要受到计算机病毒的侵扰，同样CAD技术使得设计师不得不面对计算机病毒。一旦受到病毒侵扰，设计师就不得不停止工作。另外，CAD软件本身的更新升级，使得电脑资料的保存等存在一些不可靠性。

4 CAD技术在水利工程设计中的应用

CAD技术的优势使得CAD可以在绘制曲线时比手工绘制更为精确，而且可以实现三维立体绘制，使得CAD技术在水利工程设计中得到广泛的应用。

4.1 运用CAD技术绘制坝面曲线

运用传统的手工绘图技术在绘制曲线时，操作起来不容易，而且还有可能不够精确。但用CAD技术绘制曲线时，可以很大地提高绘图的效率。如：借助CAD绘制技术中绘制样条曲线的Spline命令绘制溢流段坝面的曲线，然后再用EXCEL的表格处理技术进行处理，使图片能够完美的呈现出来。

4.2 运用CAD技术绘制水库水位、库容曲线

运用CAD技术可以绘制水库水位和库容曲线，与坝面曲线的绘制过程有相似的地方。先在EXCEL中输入水位以及对应库容的数据，之后可以得出库容差值的计算结果，根据相关表格再将其转换为坐标得出各坐标点的水位差。把各个坐标点的水位差在同一时间放大，放大的倍数是5倍，这样做能够保证绘制出来的曲线美观并且具有很高的辨识性。再运用CAD执行定义用户坐标的UCS命令，待坐标点重新定位以后便可以执行Spline命令，按回车键即可完成对水库水位／库容曲线的绘制工作。

4.3 运用CAD进行三维立体渲染

人工绘制出的效果图基本上都是平面的，而CAD技术不单单能够绘制出立体图，还具有强大的三维建筑物型绘制功能。所以在进行水利工程设计的时候，可以运用CAD进行三维效果图的绘制，而后通过添加合适的材质，筛选光源、阴影，添加配图和背景等方式对三维效果图进行渲染，使设计图更加鲜活生动，更加接近真实的效果。在渲染好的水利工程三维效果图中，其视觉观赏性很高，而且设计人员还能够对建筑物的动态效果、剖切断面、建筑物的美观程度、工程量和造价的高低有着直观的认识，再对其进行观测，有助于发现方案中的不足之处，方便改进。

5 结语

随着计算机技术的不断发展，CAD技术被广泛地运用到了水利工程设计之中。通过运用CAD强大的功能可以很好地协助水利工程设计人员更加准确、快速地进行绘图，CAD技术不仅能够打破传统设计方法的局限，而且能够优化设计方法，提高设计图纸的精确性，进而可以提高水利工程的建设质量。

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