【摘要】在水利水電工程建設(shè)過程中，工程勘測是其中一項(xiàng)不可缺少的工作內(nèi)容，可以為施工圖紙及施工方案等制定可靠依據(jù)。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)，對水利水電工程中三維勘探設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，并從具體的水利水電工程介紹、水利水電工程模型構(gòu)建、水利水電工程模型的計(jì)算和仿真、有限元分析四方面，論述了水利水電工程中三維勘測設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)踐分析。

【關(guān)鍵詞】水利水電工程；三維勘測設(shè)計(jì)技術(shù)；模型構(gòu)建

前言：

由于水利水電工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模巨大，人們對勘探設(shè)計(jì)技術(shù)的要求也日漸提升，需要對各種專業(yè)進(jìn)行不斷調(diào)試、修改和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化。三維勘探設(shè)計(jì)技術(shù)的出現(xiàn)，促使設(shè)計(jì)工作變得更加直觀，將設(shè)計(jì)工作中存在的問題進(jìn)行及時(shí)發(fā)現(xiàn)，避免對后續(xù)工程建設(shè)產(chǎn)生影響。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，三維勘探設(shè)計(jì)技術(shù)會(huì)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源，為工程協(xié)同并行設(shè)計(jì)提供有利條件。

1、水利水電工程中三維勘探設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

1.1模型參數(shù)化設(shè)計(jì)

在以往水利水電工程二維勘探設(shè)計(jì)過程中，對工程構(gòu)件的選擇提出了一定要求，需要用固定尺寸的集合進(jìn)行表示，當(dāng)一個(gè)工程構(gòu)件設(shè)計(jì)好之后，需要對其他尺寸幾何刪除，之后利用重新組合對不同工程構(gòu)件進(jìn)行表示，但這種工程構(gòu)件的表示形式不夠靈活，還會(huì)耗損大量的人力物力。當(dāng)三維勘探設(shè)計(jì)技術(shù)出現(xiàn)之后，很多交互式軟件得以融入，此時(shí)，工作人員便可以根據(jù)各種工程構(gòu)件的實(shí)際情況，在零部件設(shè)計(jì)環(huán)境不變的情況下，根據(jù)參數(shù)變化得到各種對應(yīng)關(guān)系。另外，三維軟件可以對模型尺寸大小進(jìn)行進(jìn)一步修改，并對新的工程構(gòu)件模型進(jìn)行生成。

1.2模板化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行水利水電三維勘探設(shè)計(jì)過程中，可對CATIA軟件進(jìn)行合理應(yīng)用，還可以根據(jù)工程構(gòu)件的特點(diǎn)和用途對分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定，建立起更多的設(shè)計(jì)模板。在工程模型及圖紙的繪制過程中，由于三維勘探設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，人們只需要對幾何參數(shù)進(jìn)行輸入，此時(shí)模板便會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的運(yùn)行程序，以標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)為主進(jìn)行自主運(yùn)算，進(jìn)而對幾何參數(shù)進(jìn)行合理修改。整體來看，此時(shí)的設(shè)計(jì)模板不僅包含了三維模型，其中也會(huì)設(shè)計(jì)一些二維平面圖，促使重復(fù)設(shè)計(jì)工作在短時(shí)間之內(nèi)完成，從而實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)效率的有效提升。

2、水利水電工程中三維勘測設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)踐分析

2.1水利水電工程介紹

為了緩解某地區(qū)的用水緊張現(xiàn)象，該地區(qū)政府打算興建一個(gè)水利水電工程。該水利水電工程的等級(jí)為I級(jí)，預(yù)計(jì)在投入使用之后，水庫容量將會(huì)達(dá)到22.53億m3。經(jīng)過工作人員對工程地點(diǎn)和環(huán)境因素的綜合性分析，以碾壓混凝土重力壩施工形式為主，該水壩的總體建設(shè)長度為1157m，最高點(diǎn)的高度為188m，經(jīng)過詳細(xì)的計(jì)算之后，該項(xiàng)工程所需要進(jìn)行的混凝土總量及土方挖掘量分別是980萬m3和2250萬m3。

2.2水利水電工程模型的構(gòu)建

在水利水電工程模型設(shè)計(jì)過程中，可利用三維勘測設(shè)計(jì)技術(shù)，從地質(zhì)模型、水工結(jié)構(gòu)模型兩方面進(jìn)行全面考慮。在該工程中，地質(zhì)建模的主要應(yīng)用軟件為GOCAD和CATIA，從而將地形數(shù)據(jù)、平面圖數(shù)據(jù)和平洞數(shù)據(jù)等輸入到軟件之中。另外，還可以在數(shù)據(jù)之間找尋關(guān)聯(lián)性，對工程地質(zhì)平面圖進(jìn)行自動(dòng)繪制，最終得到整個(gè)工程的剖面圖，并對開挖工程量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。在水工結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建過程中，主要利用的軟件為CATIA，還可以將骨架設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用其中，將總工程進(jìn)行分解，站在不同項(xiàng)目角度對其進(jìn)行構(gòu)建。例如，在重力壩建設(shè)時(shí)，工作人員可以利用上述方式，將重力壩分解成連接壩、溢流壩段和非溢流壩段等，并與結(jié)構(gòu)草圖和關(guān)鍵參數(shù)公式相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)工程項(xiàng)目的合理控制，最終完成水工結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建。

2.3水利水電工程模型的計(jì)算和仿真

在水利水電工程三維模型構(gòu)建完成之后，可以將最終的三維模型當(dāng)做整個(gè)工程建設(shè)的依據(jù)，借助于專業(yè)的測量工具對混凝土總使用量、土方挖掘數(shù)量和填方量進(jìn)行計(jì)算，之后開展有效的核對工作，為工程量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲得提供基礎(chǔ)條件。與此同時(shí)，還可以對水電工程結(jié)構(gòu)中的荷載能力和抗震能力進(jìn)行有效計(jì)算，從而完成對工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性評(píng)估，為后續(xù)工程的合理使用提供基礎(chǔ)條件。另外，在工程模型計(jì)算過程中，還需要用到二維設(shè)計(jì)圖紙，以此來保證分析工作的全面開展和企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行。另外，為了提升該水利工程的實(shí)用價(jià)值，建設(shè)人員在工程建設(shè)過程中還應(yīng)用了3D-Max軟件，對工程模型進(jìn)行進(jìn)一步渲染，另外，還采用了三維動(dòng)畫仿真技術(shù)對實(shí)際工程情況進(jìn)行了有效模擬，從而對工程方案的科學(xué)系和可行性進(jìn)行有效驗(yàn)證。

2.4有限元分析

在CATIA軟件設(shè)計(jì)過程中，融合了CAD、CAM、CAE三種圖像設(shè)計(jì)軟件，為了賦予該軟件更加強(qiáng)大的功能，降低操作步驟的復(fù)雜程度，該工程設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)了對工程分析模塊的設(shè)計(jì)。在實(shí)際工程中，利用Analysis模塊，即使操作人員并不是十分專業(yè)，也可以對工程設(shè)計(jì)進(jìn)行初步分析，從而得到精確的驗(yàn)證報(bào)告。在Analysis有限元分析過程中，不但可以對水利水電工程中的單個(gè)元件進(jìn)行分析，如GPS等，還可以對相關(guān)模塊進(jìn)行擴(kuò)展分析。由于專業(yè)不同，CATIA軟件中的Analysis功能也會(huì)實(shí)現(xiàn)劃分，為工程建設(shè)提供基礎(chǔ)。

總結(jié)：

綜上所述，將三維勘測設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到水利水電工程之中，可確保工程數(shù)據(jù)更加全面和精準(zhǔn)，并將工程構(gòu)件和工程項(xiàng)目之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行有效呈現(xiàn)，這也成為了水利水電工程設(shè)計(jì)的主要發(fā)展趨勢。通過三維勘探設(shè)計(jì)技術(shù)中關(guān)鍵技術(shù)的掌握情況，可提升其在水利水電工程應(yīng)用的科學(xué)系，從而保證工程設(shè)計(jì)質(zhì)量不受到影響。

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