渠道设计中Autodesk Civil3D技术的应用

易 平，骆秀萍

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，乌鲁木齐 830000)

渠道设计中Autodesk Civil3D技术的应用

易 平，骆秀萍

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，乌鲁木齐 830000)

文章旨在通过对实际工程中渠道设计实例的介绍，对如何运用Civil 3D软件，生成地形曲面、渠道断面线绘制、创建断面装配、生成三维渠道图形等进行叙述。针对新建渠道进行渠线比选时，可借鉴实例做法，制作简单断面装配，生成渠道设计曲面，通过渲染效果图观察渠道沿线的开挖及填筑情况，通过工程量对比，快速确定推荐渠线。对推荐渠线细化设计时，再考虑对渠道断面装配优化，重新生成渠道曲面，分析体积报告，导出所需工程量数据。如此由浅到深、由简到难，有利于提高工作效率。

渠道设计；AutoCAD Civil 3D；地形曲面；断面装配

0 引 言

在渠道工程设计中，经常遇到工程由于线路长、制约因素多，前期渠线比选、纵横断面设计、工程量计算，工作量大且繁琐，文章旨在借助Civil 3D软件，通过对渠道工程的实例设计说明，体现Civil 3D软件在水工渠道设计应用中的快捷、方便及优越性，供广大设计人员参考和探讨。

1 工程简介

青河县阿苇灌区北干渠位于新疆阿勒泰地区青河县阿苇灌区，全长21.4 km，北干渠起始端与阿苇输水隧洞末端相接，末端至阿苇灌区西北部边缘，控制灌溉面积1.03万hm2，为灌区11条灌区管道供水，设计流量7.86-0.26m3/s。

文章实例选取北干渠其中一段，即桩号0+000—1+500段进行设计，该段渠道设计流量7.86m3/s，采用梯形断面，坡比1∶1.5，现浇混凝土面板衬砌。渠道纵坡经踏勘选线后根据沿线地形确定；渠道底宽及渠深根据渠道水力计算确定。

2 Autodesk Civil 3D功能简述

Civil 3D软件是Autodesk公司近年来针对土木工程设计而开发的，提供了完全革新的解决方案，将AutoCAD软件的绘图功能与基于对象动态交互土木工程功能相集成的成图软件，现主要应用在土木工程设计领域，水利工程设计单位应用正在逐步推广[1]。

其主要有以下优点：

1)对地形曲面的编辑、比对相当方便，使用对象查看器查看地形曲面非常直观，成果汇报非常方便。

2)数据动态响应功能，避免了大量的繁琐、重复劳动，极大的提高了工作效率。

3)线性工程进行多方案比较设计时，Civil 3D软件非常方便。

4)操作环境为AutoCAD界面，可以更轻松、更高效地探索设计方案，完成项目，并提供高质量的设计成果[2]。

3 基于Civil 3D软件的渠道设计

Civil 3D软件中渠道设计的重点，在于建立工程区的数字地形模型(曲面)，之后根据地形选择合理的渠线，针对渠线进行道路断面线绘制，利用装配工具进行渠道横断面设计，之后创立设计渠道的数字地形模型(曲面)，对渠道进行三维效果图渲染，生成渠道纵、横断面图，最后进行土方计算及提取工程量。

3.1 创建Civil 3D数字地形模型(曲面)

巨大的龙门塔吊在雨里立着，混凝土搅拌机也停了。爸爸万念俱灰，爬上了八楼顶，在那个能看到河的位置，跳了下来。

在Civil 3D中建立曲面时，用户需要首先创建一个曲面的对象，然后把源数据(测量点、等高线、DEM文件)添加到曲面定义中，就可以生成曲面。

实例利用已测地形图创建地形曲面，地形图精度1∶1000，取名原始地形，曲面生成后可根据曲面样式工具调整等高线间隔，通过对象查看器可以查看新建曲面的三维模型，如发现明显错误，可通过曲面特性及时调整。在原地形图上创建完地形曲面后，导出为LandXML格式文件,并重新命名，保存备用。

原始地形曲面三维渲染图见图1。

图1 原始地形曲面三维渲染图

3.2 渠线布置

原始地形曲面生成后，可根据渠道设计的相关规范要求，结合现场地形地貌，布置渠道渠线。具体操作：点击【常用】→【路线】→【路线创建工具】，在弹出菜单中对渠线进行命名，设置相关参数。在【路线布局工具】中，设置好渠线半径后，使用【切线—切线(带有渠线)】功能，绘制合适渠线。使用Civil 3D绘制渠线，最大优点在于可根据需要随时偏移、调整渠线位置，调整渠线转点处拐弯半径，方便快捷。地形曲面上渠线布置图见图2。

图2 地形曲面上渠线布置图

3.3 渠道纵断面设计

渠线布置完成后，即可结合设计要求，进行渠线纵断面设计。具体操作：点击【常用】→【纵断面】→【创建曲面纵断面】，创建出渠线原始地形线纵断面，之后点击【纵断面】→【创建纵断面工具】，根据渠线原始地形，设计渠道纵坡。至此可根据设计的渠道纵坡，对渠道各段进行水力计算，确定渠道横断面尺寸。经计算，渠道纵坡1:1500时，渠道底宽2.0m，渠深2.0m，左右边坡1∶1.5，左右渠堤宽 3.0m，较为合理。

3.4 创建渠道断面装配

使用【装配】功能，创建渠道横断面的装配，为便于区别，应对装配命名，之后使用【工具选项版】，选用常用功能，根据渠道水力计算确定的参数，完善渠道横断面装配设计。

渠道横断面装配图见图3。

图3 渠道横断面装配图

3.5 创建渠道三维曲面，计算体积

使用【分析】菜单中【体积】功能，对生成大坝坝体曲面与原始地形进行对比分析，得出表1成果。

表1 渠道土石方量分析表

图4渠道三维渲染效果图

3.6 成果对比分析

目前针对渠道设计及土方计算，常用的计算软件有济南百图水利土石方设计软件及南方CASS 成图软件，本次将Civil 3D软件计算成果与之对比，以验证Civil 3D软件计算成果的可靠性。

3种软件计算成果对比表见表2。

表2 3种软件计算成果对比表

由表2各软件计算成果对比表可知：Civil 3D土方计算成果与百图软件土方计算成果相比，差值均在3%以内；与南方CASS软件土方计算成果相比，差值均在2%以内；由此可见，与以上两种软件对比，结果偏差均在允许范围内。根据Civil 3D软件地形曲面的成图原理，理论上AutoCAD Civil 3D软件精确度要好。

4 小 结

以上实例设计，较为系统的阐述了从创建地形曲面至渠道三维渲染成图及土方成果分析的全过程，工程本身结构简单，易于理解。针对新建渠道进行渠线比选时，可借鉴实例做法，制作简单断面装配，生成渠道设计曲面，通过渲染效果图观察渠道沿线的开挖及填筑情况，通过工程量对比，快速确定推荐渠线。对推荐渠线细化设计时，再考虑对渠道断面装配优化，重新生成渠道曲面，分析体积报告，导出所需工程量数据。如此由浅到深、由简到难，有利于提高工作效率。

总之，通过对Civil 3D的不断学习、运用，发现其在水库枢纽比选，道路、供水管道等线性工程中，应用效果也非常好，能极大的减少重复劳动，提高工作效率。

[1]兰立伟，严杰.AutoCAD Civil 3D在水利工程设计中的应用[J].中国水运，2009，09(12):120-121.

[2]李俊超，李楼.AutoCAD Civil 3D和3ds Max Design在道路建模中的应用[J].测绘通报，2013(02):91-94.

1007-7596(2017)08-0172-03

2017-07-22

易平(1985-)，男，新疆乌鲁木齐人，工程师，从事水利工程设计工作；骆秀萍(1985-)，女，新疆乌鲁木齐人，工程师，从事水利工程设计工作。

TD167

：B