三维动画技术在水利工程设计中的应用分析——评《水利工程计算机辅助设计》

肖 磊

作为事关生态保护与民生质量的大型基建工程，水利工程的建设质量管理具有重要意义。 水利工程建设项目极为复杂，一方面工期较长，建设过程中水工结构的设计与施工需要极为高超的技术做支撑，另一方面水利工程建设还涉及地质勘测、气候调查等极为广泛的知识，如何加强水利工程建设的效率与质量成为水利建设相关学者研究的重点课题。 随着科学技术不断发展，水利工程技术方法逐渐智能化、专业化，人们将计算机信息技术引入其中，利用系统软件等简化相关工作，提升其质量管理与控制水平。 在这些信息技术中，三维动画技术的应用最为实用且广泛，通过AutoCAD 绘图软件的辅助，设计人员可为水利工程构建三维实体模型，更好地展示工程效果。 中国水利水电出版社于2018 年9 月出版的《水利工程计算机辅助设计》一书详细探讨计算机辅助设计在水利工程设计中的用途，分析AutoCAD 系统的功能应用，为我国水利工程建设的现代化提供指导。

《水利工程计算机辅助设计》共分为六章：第一章绪论，简单介绍计算机辅助设计的相关概念，并描述CAD绘图技术的发展及其在水利工程建设中的实际应用；第二章介绍如何处理工程数据，水利工程中涉及的数表与线图需要程序化、文件化，通过对工程数据建立数据库并利用数据处理软件即可对其进行处理；第三章详细阐述AutoCAD2016 的各项功能，包括二维图形的绘制与编辑、图案填充以及文字表格的设计等；第四章为三维实体图形的绘制，首先需要构建三维环境，之后利用二维图形绘制三维立体模型，三维实体的绘制需要应用布尔运算方法来处理二值关系，该章也对三维对象的移动、复制等编辑命令进行介绍；第五章介绍AutoCAD 的二次开发，包括创建与编辑AutoCAD 实体、构建CAD 环境等；第六章为AutoCAD 二次开发的实际案例，主要探讨金属蜗壳的应用案例。

水利工程作为重点工程项目，其质量管理尤为重要。 在水利工程建设过程中，传统设计采用二维图形设计，但这一方式较为片面，难以全部展现工程建设的实际效果，而利用三维动画技术可以展现水利工程的空间结构整体效果，通过数据处理系统的操作，可轻易计算出并标记工程结构的受力、体积、质量等关键参数，从而为工程的设计与后续施工奠定基础。 总之，相比于平面二维设计，三维动画技术的优点极为突出，以下介绍三维动画技术在水利工程建设中的具体应用。

第一，利用三维动画技术可创建水利工程的原始地形，构建工程项目的三维地势模型。 水利工程前期设计工作的一大重点便是勘测地形，了解当地地质结构，得到水利工程横纵断面的数据信息，并构建原始地形图，而利用三维动画技术，设计人员可创建三维立体地形曲面，通过绘图软件绘制相关图形并标注有关数据信息，实现地质结构与河流状况的分析。 相比于平面二维设计，三维立体地形曲面的构建可以还原更加真实而全面的地貌与河流状况，数据的标注与计算也更为精准，可为水利工程施工提供重要支撑。

第二，三维动画技术在水利工程项目数据处理工作中的应用。 如《水利工程计算机辅助设计》一书中第二章与第三章的描述，利用三维动画技术可分析管理水利工程的通用数据，通过建立计算机数据库，AutoCAD 等三维绘图软件可对这些数据进行转换处理，深度分析工程项目中涉及的多项图表，结合结构力学理论可得到更为精确的工程数据信息。

第三，利用三维动画技术对水利工程的结构设计进行优化。 水利工程的结构设计包括大坝断面、闸门、鱼道以及溢洪道等多方面内容，工程三维立体结构的设计是施工的重要参考依据，调整这些结构数据可以优化工程的结构设计，使其建设质量更加优越，利用三维动画技术即可轻松实现这一功能。 技术人员在构建出水利建筑的三维立体结构后，可利用系统软件功能调整大坝与坡面的宽度以及溢洪道、闸门等不同位置的参数，且某一数据进行调整后，与其相关联的位置数据也会自行调整。 同时，水利工程的相关调度也可利用此技术进行模拟，不同时期水流的流速、流量等均可得到较为精确的数据，强化了水利工程的设计效果与建设质量。

由此可见，三维动画技术在水利工程中的应用使工程建设更加高效，利用三维动画技术构建的空间立体模型以及地形曲面图，可以使水利工程的设计效果更加直观，显著提升我国水利工程设计与建设水平。 计算机辅助设计技术在水利工程建设中的应用，是水利工程建设发展的重要方向，相信在《水利工程计算机辅助设计》一书的指导下，我国水利工程项目的建设质量将更加优越，惠民利民的目标可以轻松实现。