Civil 3D在水利水电工程施工总布置中的创新应用

徐英勃 云南省水利水电勘测设计研究院

1.引言

AutoCAD Civil 3D(简称C3D)软件作为一款面向土木工程设计与文档编制的软件，旨在帮助从事水利水电工程项目、交通运输等工程的土木工程专业人员更高效、更准确、更轻松地研究与探索设计方案，并提出一致、较高质量的工程文档，并且一切操作均在统一且熟悉的AutoCAD环境中进行。

水利工程施工总体布置规划需合理确定并统筹规划为工程服务的各种临时设施，合理用地，经全面系统比较论证后选定，符合环境保护和水土保持的有关规定。涉及专业及边界条件繁多，各专业间协调及设计流程复杂。根据C3D软件的应用特征，提出基于C3D软件的水利水电工程施工总布置创新应用方案。

2.创新应用方案

为了深入贯彻习近平生态文明思想，按照“多规合一”、“划管结合”的总体思路，依据统筹划定生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界三条控制线的有关要求，以及各省、直辖市针对关于工程项目施工临时占地应不占、少占公益林地、基本农田、草原、生态红线的指导原则，加之征地的审批程序复杂及各级主管部门对于征地的协调难度，在施工总体布置的设计工作过程中，基于C3D软件平台，利用CAD、C3D、Map 3D等特征模块，实现跨专业、跨软件平台、多领域协作，规划、征地移民、地质、水工、施工专业成果同步汇总集成，将水文、地质和公益林地、基本农田、基本草原、国家规划矿区、生态红线等空间边界与主体工程建筑、施工临时设施等施工总布置图要素重叠，交叉比对、碰撞检查，继而快速实现枢纽布置及施工规划。

3.特征模块功能实现

3.1 CAD

通过对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案;将各种数字、文字和图形类设计信息，存放于计算机内、外存里，快速检索;设计人员从草图开始，再将草图变为工作图，期间繁重工作都可以交给电脑来完成;由电脑自动产生设计结果，快速作出图形，并及时对设计成果作出判断和修改。

基于二维的基本功能可完成：平面绘图、图形编辑、标注尺寸、书写文字等。

3.2 Civil 3D

C3D全面集成勘测、曲面放坡、地块布局、道路建模、管道、土方量计算、报告、雨水分析和仿真、地理空间分析和地图绘制、点云、可视化。

借助C 3D功能模块，分部实现勘测图形和地形三角网曲面创建、有效高程和坡面分析、自动流程化地块生成、参数化定义的公路交通运输系统动态三维模型、快速地计算土石方量以运距、流向分析确定料场和弃土场等；

3.3 Map 3D

Map 3D 具有实用的地图制作功能，以集成 CAD(计算机辅助设计)和 GIS(地理信息系统)信息，可以快速访问、有效编辑以及轻松管理各种各样的大型地理空间数据集。拥有双向数据连接数组，可以完整展示地图以及设置地图样式。

Map 3D 提供了一个开放灵活的环境，几乎可以处理任何格式的GIS数据。dwg 和 shp 格式文件为CAD和 GIS 领域最常用的格式，使用 Map 3D，可以创建、管理和共享这些格式，并能保证 CAD 系统的精度，帮助快速实现枢纽布置及施工规划。

4.创新方案实践

4.1 空间边界、地图、卫星影像导入集成

基于C3D软件，在传统CAD地形、地貌、水系基础上，利用Map 3d特征模块，导入shp格式公益林地、基本农田、基本草原、国家规划矿区等空间边界；导入外部数据地图、遥感卫星影像、放置联机Google Earth、Bing卫星影像。

4.2 施工导流方案设计

C3D 拥有强大的地形处理功能，可以使用原始测点数据、等高线、dem文件、图形对象等创建三维数字地形模型，然后对地形进行高程、坡面斜率、汇流分析。导入勘测数据，布设勘探线，创建勘探线剖面，投影工程控制点，绘制地层曲面特征线，生成地层曲面，提取生成三维地质模型。

结合Map 3D导入shp格式的各空间边界以及C3D创建的三角网数字地面模型和地质模型，进行大坝上下游围堰、导流隧洞轴线比对选线，再进行地形、地质剖面剖切，确定大坝上下游围堰、导流隧洞轴线，全过程实现可视化布置设计，快速建立准确优化的导流设计方案。导入水工枢纽大坝、溢洪道及厂房等三维体型建模，协同施工组织进行施工总布置枢纽区方案立体规划。

根据设计大坝、溢洪道、输水隧洞、导流隧洞、围堰等水工、施工建筑物开挖特征线创建开挖曲面，提取开挖实体与开挖边界，生成准确施工图和开挖土方、石方工程量。

4.3 弃渣场与料场布置

结合Map 3D导入shp格式的各空间边界以及C3D创建的三角网数字地面模型和地质模型，避开公益林、基本农田、草原等空间限制，完成弃渣场、料场的选址。依托C3D强大的地形处理能力、土石方分析面板和快速纵断面、横断面工具，与三维地质模型交叉合并，高精度获得体积报告、土石方报告。

4.4 生产生活区、施工工厂选址

结合Map 3D导入shp格式的各空间边界以及C3D创建的三角网数字地面模型和地质模型，避开公益林、基本农田、草原等空间限制；对三维数字地形进行高程、坡面斜率、汇流分析，对场地挖填平衡、冲沟、缓坡台地汇流、排水，结合三维地质模型地质灾害、不利地质条件综合分析，经济合理、安全可靠的完成选址工作。

4.5 场内交通系统方案

在各shp空间边界、三角网数字地面模型和三维地质模型基础上，对地形进行高程、坡面斜率、汇流分析，根据水工永久建筑物、施工临时设施总体布置，准确、快速、可视化进行施工道路、桥梁选线布置，高质量完成场内交通系统布置方案。

5.结语

Civil 3D软件作为一个软件集平台，将shp、dwg等格式文件重叠、交叉，以其强大的兼容性为AEC专业人员提供了一个集成统一的设计环境，多维度协同设计的创新型解决方案，实现不同专业工作流程的无缝对接，为施工总布置参数化、信息化、集成化设计提供了一个新的思路，在水利水利工程BIM从0到1的过程中，给出了一个可行的方向。