水利水电工程三维协同设计的质量管控

张黎明

(江西省水利水电建设有限公司，江西 南昌 330000)

水利水电工程三维协同设计的质量管控

张黎明

(江西省水利水电建设有限公司，江西 南昌 330000)

水利水电工程具有规模大、难度大、新技术应用率高等特点，设计则是水利水电工程开发和实施的关键部分，设计过程中必须考虑多种因素的影响。因此，水利水电工程对设计工作具有较高的要求，以此达到减少误差、节省资源的效果。本文从三维协同设计的概念入手，深入分析三维协同设计的优势及其发展现状，以南北水调京石段工程为研究实例，进一步介绍该工程三维系统设计质量控制方法，以期为水利水电工程设计质量管控工作提供一定借鉴和参考。

水利水电工程；三维协同设计；质量管控

1 概 述

随着国民经济的快速发展，水利水电工程勘测设计工作市场化进程不断加深，此时，工程主管部门、业主等对工程设计质量、精度提出了更高的要求[1]。然而，与发达国家相比，我国设计手段和水平较低，鉴于此，为提升国内水利水电工程的质量和水平，对已有设计流程实施优化，引入国外三维协同设计技术，结合当地水利水电工程设计特点，研究出一套适合我国的三维协同设计质量控制方法。此次以三维协同设计为视角，以南水北调工程为例，阐述三维协同设计质量控制方法，以期为类似工程提供指导。

2 三维协同设计概念

三维协同设计是指可以将不同领域技术人员进行同一平台工作的协作型软件，三维协同设计也被称作三维模型设计产生的协同效应。这种设计方法，可将各个领域工作人员设计成果呈现为可视化状态，进一步提升水利水电工程设计效率和质量。现阶段，水利水电工程建设日趋复杂，工程规模不断加大，对设计过程中多角度平衡提出了更高要求，促使三维协同设计在发展之余，成为水利水电工程广泛应用的技术[2]。必须注意，在水利水电工程设计中，环保节约也是各界广泛重视和关注的问题，良好的设计能节省投资、降低工程耗能。同时，三维协同技术能有效减轻水利水电工程中人力、材料的浪费，并借助虚拟模拟，进一步减少水利水电工程施工中存在的问题，对水利水电工程施工有重要影响。

3 三维协同设计优点

三维协同设计具有三维、二维CAD无法实现的优势，主要体现在空间布局、设计准确性、设计形象等方面。三维协同设计软件使用过程中，设计人员可在设计前对该项目各个领域的设计需求、目标等建立文件，并把各个文件以种子文件的形式表现出来，这种方法使各领域设计人员能够快速找到自己的子文件，并展开相应的设计操作[3]。同一平台的设计人员可通过分析和沟通，对设计过程中面临的问题进行针对性的修改，大大提高整个工程设计团队的设计速度及效率。水利水电工程设计完成后，必须向业主汇报此次设计理念和整体方案，传统的二维或三维CAD技术无法对方案实施三维立体和动态建模操作，设计人员只能采用书面或手工制作模型的方法进行汇报，这种汇报方式缺乏主观感受，无法准确表述设计方案的成果。利用三维协同软件展开设计，设计人员可通过三维模型向业主展示其三维效果，并采用渲染、动画等方法模拟最后的成果，使业主方在听取汇报过程中增加主观感受，提升业主方对设计的满意度[4]。同时，三维设计方法能在一定程度上提升设计效率，尤其是整个设计团队的效率，通过协同设计，减少专业之间的配合环节。利用三维模型可实现二维出图、工程量自动统计等操作，减少设计工作量，使设计效率大幅度提升[5]。

4 三维协同设计行业发展概况

水利水电工程设计图主要经历了手工绘制、电脑绘图、CAD二维制图三个时代，随着计算机和AutoCAD技术的普及应用，CAD二维制图软件广泛应用于水利水电工程制图中。CAD二维软件因其存在应用耗时长、设计员必须熟练掌握软件操作等特点，在一定程度上限制了该软件的应用和推广。随着三维协同设计软件的问世，三维系统设计展现出直观、结合性强等优点，三维协同设计日后必然成为水利水电工程设计的主流趋势。三维协同设计技术是新时期水利水电工程设计常见的技术，在我国具有良好的发展前景。现阶段，三维协同技术已率先在电子、机械、航天等领域中应用，对提升上述领域设计产品的质量产生了重要影响。我国自2003年开始在水利水电工程中研究使用三维协同技术，当时就受到多个研究单位和领域的关注及重视，并在我国各省份水利枢纽建设中发挥了关键的作用，也使业界人士看到了三维协同技术的优势。在水利水电工程中使用三维协同技术，可借助计算机直观展现工程设计理念和成果，符合大众思维模式和思维习惯。加之三维协同技术能把二维设计内容转变为三维设计步骤，降低因认知问题产生的错误或误差发生率，减少设计修改次数，进而提升工程设计效率。现阶段，我国并未大规模推广和应用三维协同技术，原因是国内使用三维协同技术的平台较少，必须依托其他国家的计算机平台，才能对水利水电工程进行三维协同设计。同时，三维系统技术费用较高，多数省市不具备开发三维协同设计平台的能力，开发和使用经验严重不足，上述问题在一定程度上限制了大范围推广使用三维协同技术。虽然三维协同技术在我国拥有广阔的发展空间，但目前技术发展不够成熟，发展速度比较缓慢。

5 水利水电工程三维协同设计质量控制

根据5MIE方法从多个角度、不同环节找到影响三维协同设计质量的原因。结合水利水电工程设计特点，针对影响设计质量的主要因素，绘制各个部门及相关人员的工作流程图，并对各个任务进行分解，见图1。

图1 影响水利水电工程设计质量的因素

5.1 设计任务分解表

设计任务分解表作为控制水利水电工程设计质量的主要手段之一，其不仅能改善三维协同设计过程中分工不清晰的问题，也有利于明确项目的范围、确定工作顺序，便于合理划分工作人员的任务，为制定合理的计划，有效控制进度和投入费用等奠定基础。下面结合南水北调京石段工程设计任务，介绍如何采用三维协同设计软件设计全线三维地质模型，以及渠道、桥梁、涵洞等建筑物模型，完成给排水、电气等建模工作。根据三维模型生成相应的二维切图、剖面图，统计整体工程量。在设计任务开始前，制定相应的流程表，逐层进行细化，将复杂的设计任务清晰列入表内，为整个项目设计和管理提供重要依据。

5.2 设计进度计划表

在对项目进度实施管理的过程中，必须对项目不同时期进展程度、项目最终完成时间进行合理的规划，作为有效控制项目进度的依据，确保项目按照计划实施。同时，可在设定时间内，制定出高效的进度计划表。执行该计划时，应实时检查工程施工进度是否根据计划进行，如果出现严重偏差，必须及时进行分析并找出原因，采用恰当的补救措施进行调整或修改原计划，直至完成总体项目。

5.3 工程质量控制

在设计操作中重视设计决策，选择恰当的开发设计方式，是创建行之有效的设计流程的前提。与此同时，必须采用先进的设计工具和技术，严格按照设计工作的标准要求，合理安排各个设计环节的任务及责任，为保障设计质量打下坚实的基础。在设计过程中，认真进行分析操作，借助早期的报警改善设计的不足之处，注重设计质量持续改进工作。详细记录存在的质量问题并进行分析，做好设计的改进工作，达到控制设计质量的目的。南北水调京石段工程三维协同设计质量控制流程见图2。

图2 南水北调京石段工程三维协同设计工作质量控制流程

6 结 语

三维协同设计能有效解决水利水电工程设计中的关键性技术问题，是新时期水利水电工程设计的发展方向。本文对三维协同设计的优势及发展概况作了分析，并以南水北调中线工程为研究实例，提出了合理控制三维协同设计质量的方法。实践证明，对水利水电工程三维协同设计质量进行相应控制，有利于设计者准确计算工程量，提升整个工程的设计质量和工作效率。

[1] 仲夏.三维协同设计在水利水电工程设计中的应用[J].信息化建设,2016,13(4):347-348.

[2] 黄宏亮.三维协同设计在水利水电工程设计中的应用[J].科教导刊,2015,26(17):32-33.

[3] 李秀慧,付艳林,魏云洁,等.水利水电工程三维协同设计研究[J].河南科技,2015,35(22):47-48.

[4] 吴坤峰.浅议三维协同设计在水电工程设计中的重要性[J].建材发展导向(下),2016,14(1):80-81.

[5] 王金锋,陈健,王国光,等.水利水电工程三维数字化设计平台建设与应用[J].水力发电,2014,40(8):1-4.

Quality Control of Three-dimensional Collaborative Design for Water Conservancy and Hydropower Engineering

ZHANG Liming

(JiangxiWaterConservancy&HydropowerConstructionCo.,Ltd.,Nanchang330000,China)

Water conservancy and hydropower engineering has the characteristics of large scale, difficult and high application rate of new technology. Design is a key part of water conservancy and hydropower engineering development and implementation. In the design process, we must consider the impact of many factors. Therefore, the water conservancy and hydropower engineerings have higher requirements on design work, so as to achieve the effect of reducing errors and saving resources. Based on the concept of three-dimensional collaborative design, this paper in-depth analyzes the advantages of three-dimensional collaborative design and its development situation. Taking the Beijing-Shijiazhuang section of the South-to-North Water Transfers Project as an example, the quality control method of the three-dimensional system design is further introduced so as to provide some reference for design quality control work of water conservancy and hydropower engineering.

water conservancy and hydropower engineering; three-dimensional collaborative design; quality control

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.03.008

TV222

B

1673- 8241(2017)03- 0026- 03