張彥婷

【摘 要】在國(guó)外，CAD技術(shù)應(yīng)用于鐵路和公路路線設(shè)計(jì)始于60年代，國(guó)內(nèi)研究雖起步較晚但發(fā)展迅速，近年來(lái)，在水利工程施工設(shè)計(jì)領(lǐng)域，已有一些開拓性嘗試。

【關(guān)鍵詞】三維設(shè)計(jì)；水利工程；應(yīng)用

一、三維設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介

三維設(shè)計(jì)是新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設(shè)計(jì)平臺(tái)的基礎(chǔ)，它是建立在平面和二維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，讓設(shè)計(jì)目標(biāo)更加立體化、形象化的一種新興設(shè)計(jì)方法。三維設(shè)計(jì)徹底地改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，它將設(shè)計(jì)師的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式“三維構(gòu)思=>二維設(shè)計(jì)=>三維展示“還原”成三維構(gòu)思=>三維設(shè)計(jì)=>三維展示”的符合人類大腦思維的模式。這也排除了經(jīng)過(guò)二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的錯(cuò)誤，保證了設(shè)計(jì)思維的連貫性，回歸到三維認(rèn)識(shí)世界的本質(zhì)。

二、三維設(shè)計(jì)方法在目前水利工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 勘察測(cè)繪

在將等高線數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化后，便可以建立三維地貌圖，包括各類建筑物、開挖邊坡及原始地貌等，并可根據(jù)工程的進(jìn)展情況不斷地更新。另一方面，由于建立的三維地貌是采用三維數(shù)字，因而建筑物任意部位的體積、面積等屬性以及挖填土石方量都可以精確地計(jì)算出來(lái)。

2.2 水工設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

水利水電工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，受到工程復(fù)雜性的影響，需要各種專業(yè)的人才之間互相協(xié)調(diào)配合才可有效完成。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要強(qiáng)化骨架設(shè)計(jì)模式的使用，并且防止發(fā)生由上至下的設(shè)計(jì)缺點(diǎn)，切實(shí)提升工程設(shè)計(jì)的靈活性，并且劃分設(shè)計(jì)權(quán)限，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的協(xié)同性和并行性目的。在此過(guò)程中，先對(duì)模板做參數(shù)化設(shè)計(jì)，使用相應(yīng)的方式構(gòu)建三維形體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)入CAD分析軟件，以更好的完成三維設(shè)計(jì)草圖，草圖設(shè)計(jì)成型之后，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)照CAD的平面設(shè)計(jì)圖和剖面設(shè)計(jì)圖，建設(shè)一個(gè)三維設(shè)計(jì)模型，保證空間概念更加清晰，同時(shí)借助生成的實(shí)體模型對(duì)之前的各個(gè)平面設(shè)計(jì)圖展開反復(fù)的對(duì)比核實(shí)，并在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中強(qiáng)化和各個(gè)方面的聯(lián)系于溝通，以有效保證設(shè)計(jì)有效性

2.3 施工組織

在明確施工場(chǎng)地和地形彼此之間的制約條件的情況下，采用三維動(dòng)態(tài)布置施工平臺(tái)，能夠快速得出所需結(jié)果并生成相應(yīng)的平、剖面圖。采用三維建模技術(shù)能直觀地了解各種方案的可行性，從而有利于快速、方便地進(jìn)行多種方案比選。

2.4 工程量計(jì)算

有了精確的三維模型，便可以對(duì)工程量進(jìn)行精確計(jì)算。如果有了建筑材料和地質(zhì)分類數(shù)據(jù)，還能夠計(jì)算不同材料的用量，進(jìn)而為概預(yù)算及施工期的材料供應(yīng)計(jì)劃提供可靠的數(shù)據(jù)。

2.5地形地質(zhì)方面的應(yīng)用

使用各種高等數(shù)據(jù)，能夠快速準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)數(shù)字化三維地形的目標(biāo)，同時(shí)建立起各種原始地貌、水壩、開挖邊坡以及引水洞等三維地形圖。另外借助計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)操作方式，實(shí)現(xiàn)仿真效果可視化的目的，并且能夠適當(dāng)?shù)膶?duì)原有圖形進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)圖形和實(shí)物互相匹配的目的。因?yàn)槿S地形的仿真性特點(diǎn)明顯，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其中任何一種復(fù)雜部位的體積等屬性計(jì)算。并且依照具體要求做適時(shí)的旋轉(zhuǎn)、開挖和切剖等操作，另外借助勘探數(shù)據(jù)的使用對(duì)整個(gè)土石放量做快速準(zhǔn)確的計(jì)算。

2.6三維技術(shù)在水利水電設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

從傳統(tǒng)的手工繪制方面分析，難度較大，并且無(wú)法確保精度。傳統(tǒng)手工繪制曲線不但有較大的難度，并且操作方式過(guò)于復(fù)雜，但是使用Auto CAD技術(shù)，可以更好的解決這些問(wèn)題，取得更佳的繪圖效果。具體操作方式如下：

2.2.1Excel數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是首要保證的一點(diǎn)因素，對(duì)前期觀察的各種數(shù)據(jù)做仔細(xì)核對(duì)，之后另外輸入一組數(shù)據(jù)，將其坐標(biāo)化轉(zhuǎn)化。例如執(zhí)行命令為spline，可以先復(fù)制Excel的曲線坐標(biāo)，再黏貼執(zhí)行即可。

2.2.2水庫(kù)水位繪制

首先對(duì)水位和相應(yīng)的庫(kù)容進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，完成數(shù)據(jù)輸入后可以充分借助表格中各項(xiàng)自帶功能，快速準(zhǔn)確的計(jì)算各種復(fù)雜的庫(kù)容差值。之后再依照具體的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的坐標(biāo)，再繼續(xù)輸入。所有輸入操作完成后，同時(shí)放大至最佳辨識(shí)度和美觀度大小。所有調(diào)整工作完成之后，重新定位坐標(biāo)點(diǎn)，這樣操作步驟不但能夠完成曲線繪制的命令，而且能夠更方便的完成曲線繪制工作。從這些步驟中可以看出，CAD技術(shù)繪制曲線的強(qiáng)大功能和具體的操作過(guò)程。

水利水電工程之中加入三維設(shè)計(jì)方式，能夠有效提升工程的建設(shè)質(zhì)量，節(jié)約質(zhì)量成本的同時(shí)，有效節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間，切實(shí)保證了設(shè)計(jì)成果在實(shí)際應(yīng)用中的效果，這種三維設(shè)計(jì)方式在將來(lái)的水利水電設(shè)計(jì)過(guò)程中，必然會(huì)有十分廣泛的運(yùn)用。

三、三維設(shè)計(jì)技術(shù)的先進(jìn)性

3.1是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)方式的一次革新

三維設(shè)計(jì)技術(shù)能夠依照現(xiàn)下工程建設(shè)的各種實(shí)際情況，使用更為直觀、完善的方式展示設(shè)計(jì)師對(duì)于工程設(shè)計(jì)觀念的認(rèn)知。并且不需要設(shè)計(jì)工作人員在二維設(shè)計(jì)圖紙和三維表現(xiàn)形態(tài)之間反復(fù)的變換思路，能夠有效的彌補(bǔ)在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)細(xì)節(jié)形象造成的缺陷。但是借助使用現(xiàn)代三維技術(shù)能夠更為準(zhǔn)確的反映出設(shè)計(jì)成果的材料、外表、色澤和大小等各種屬性。設(shè)計(jì)人員借助現(xiàn)代三維技術(shù)的實(shí)施，能夠在計(jì)算機(jī)上準(zhǔn)確的將設(shè)計(jì)物的三維實(shí)體造型表現(xiàn)出來(lái)，與此同時(shí)生成與之相對(duì)應(yīng)的二維工程設(shè)計(jì)圖，清楚反映設(shè)計(jì)者意圖的同時(shí)也對(duì)施工過(guò)程中各項(xiàng)工作起到了更好的支撐性作用。另外在施工過(guò)程中，通過(guò)施工過(guò)程中的結(jié)果反饋，能夠得到更及時(shí)、更便捷的模型調(diào)整。

3.2使用三維設(shè)計(jì)技術(shù)可提升設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)水平

水利水電工程設(shè)計(jì)不是一個(gè)人就能夠完成的，而是需要依靠一整個(gè)專業(yè)隊(duì)伍付出全部的心血才可能實(shí)現(xiàn)。所以在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)各項(xiàng)先關(guān)信息的共享和各人設(shè)計(jì)成果的集合作用十分明顯。借助三維設(shè)計(jì)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)微信技術(shù)的聯(lián)合，可以有效縮短工程設(shè)計(jì)建設(shè)的時(shí)間和周期，并且能夠有效避免發(fā)生信息輸入重復(fù)的錯(cuò)誤，在信息傳遞和運(yùn)輸過(guò)程中，保證了信息的完整與正確。

3.3有效提升水利水電工程設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率

三維設(shè)計(jì)能夠形象的把工程建筑的各種參數(shù)指標(biāo)借助實(shí)體模型用三維成像技術(shù)立體全面的表達(dá)，這也全面的保證了整個(gè)設(shè)計(jì)工作的正確性，防治傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中因?yàn)閳D紙分散而造成描繪困難或者互相矛盾等問(wèn)題出現(xiàn)，切實(shí)有效的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的目的。利用三維設(shè)計(jì)技術(shù)制作的工程三維模型更有助于工程建模的實(shí)現(xiàn)，另外在調(diào)整工程方案的過(guò)程中能夠更加的便利，不但減少了工程設(shè)計(jì)過(guò)程中錯(cuò)誤出現(xiàn)的概率，而且避免了因?yàn)樵O(shè)計(jì)失誤而造成的返工性問(wèn)題，還一并節(jié)省了工程設(shè)計(jì)的周期，切實(shí)有效的提升了工程設(shè)計(jì)的效率，實(shí)現(xiàn)了水利水電工程質(zhì)量提升的目的[2]。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院冉瑞江.如何通過(guò)三維設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)變電站精細(xì)化設(shè)計(jì)[N].中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)，2012-03-19（020）.

[2]田永生，余軍，馬麟，胡燚，范娜麗.水電站廠房管路三維設(shè)計(jì)[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2011，（11）.

[3]三維設(shè)計(jì)的神兵利器[J].建筑設(shè)計(jì)管理，2011，（10）.

[4]劉靜，楊卓然.工程勘察設(shè)計(jì)院的協(xié)同設(shè)計(jì)與管理[J].有.有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2009（10）：71-72