李宏峰

(遼寧省撫順市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧 撫順113008)

中國(guó)國(guó)土面積廣闊，水利工程可以有效地將這些自然資源利用起來(lái)。但是，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，水利工程的工作任務(wù)日趨復(fù)雜與繁瑣，日益需要采用新的技術(shù)，使得水利工程設(shè)計(jì)變得快捷高效。水利工程CAD 具有多態(tài)性、繼承性、封裝性、抽象性等特征，這些特征是CAD 軟件技術(shù)普及的重要優(yōu)勢(shì)。

1 水利工程設(shè)計(jì)中CAD 技術(shù)

在全球工業(yè)非常發(fā)達(dá)的情況下，只有設(shè)計(jì)師想不到，沒(méi)有做不到的產(chǎn)品。1982 年問(wèn)世，由美國(guó)Autodesk 公司開(kāi)發(fā)軟件——CAD(全稱(chēng)Computer Aided Designs)誕生，CAD 的意思即是“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件包。它具有強(qiáng)大的圖形繪制以及編輯功能。主要應(yīng)用在建筑工程、水利工程、機(jī)械工程、電子工程等。CAD 軟件中諸如ABD、PIEMCAD，、TBSA 等各具特色的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，為廣大工程設(shè)計(jì)人員提供了極大的方便。主要的設(shè)計(jì)成果是竣工圖和工程建成后的實(shí)際樣圖。

CAD 在進(jìn)行水利工程制圖存在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范需要注意。在基本設(shè)置中，主要有標(biāo)題欄、圖線、字體、圖層、比例、格式、圖紙幅面等內(nèi)容。在進(jìn)行格式、幅面、比例設(shè)計(jì)的時(shí)候，主要參照SL 73－95《水利和水電工程的制圖專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》使得CAD 在繪制水工圖的時(shí)候標(biāo)題欄、圖框、圖線、字體、以及圖例、比例標(biāo)注都符合國(guó)家要求標(biāo)準(zhǔn)。

2 水利工程設(shè)計(jì)中CAD 技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 便捷性

現(xiàn)在使用CAD 制圖，設(shè)計(jì)人員僅僅攜帶筆記本電腦，甚至可以直接遠(yuǎn)程對(duì)電腦遙控操作設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備工作的便捷大大提高，所以設(shè)計(jì)人員工作中的勞動(dòng)強(qiáng)度降低了不少。CAD 三維機(jī)械設(shè)計(jì)有利于解決復(fù)雜的幾何造型問(wèn)題。它可以組合出各種復(fù)雜的幾何實(shí)體，并能自動(dòng)生成相貫線和截交線，改變了傳統(tǒng)在水工圖繪制的時(shí)候地址以及測(cè)算攜帶專(zhuān)業(yè)測(cè)量工具(例如施工圖紙刻度尺和簽字筆)工具數(shù)量巨大的現(xiàn)狀［1］。

2.2 準(zhǔn)確性

在水工圖的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于繪圖的精度一般要求標(biāo)注到毫米，如果水利工程為特型或者規(guī)模特大型，施工的精度要求的將更加細(xì)致，在這種繪圖制圖的要求之下，如果不運(yùn)用CAD 軟件，勞動(dòng)強(qiáng)度以及繪圖的精度、速度都將會(huì)降低。CAD 可根據(jù)用戶(hù)需求創(chuàng)建用戶(hù)自己的材料表清單，且材料統(tǒng)計(jì)用時(shí)少速度快準(zhǔn)確度高。

2.3 可修改性

CAD 軟件中的結(jié)合虛擬仿真技術(shù)為工程設(shè)計(jì)服務(wù)，設(shè)計(jì)中當(dāng)需要用圖形去分析處理設(shè)計(jì)結(jié)果、計(jì)算結(jié)果或設(shè)計(jì)模型組裝或多專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)時(shí)，可以加快后期的修改速度。傳統(tǒng)手工輸入不易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，且檢查工作繁瑣，而使用CAD 技術(shù)采用可視化技術(shù)，在輸入數(shù)據(jù)的同時(shí)，使得水工圖的斷面等設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性的計(jì)算，減少錯(cuò)誤出現(xiàn)。

3 CAD 技術(shù)的應(yīng)用

3.1 繪制曲線

我們?cè)诔浞质褂肅AD 繪制技術(shù)中，對(duì)于斷面中繪制樣條曲線的Spline 命令進(jìn)行曲線繪制，接著使用Excel 的表格對(duì)其中的數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行精確處理，最后CAD 水利工程設(shè)計(jì)圖就可以在CAD 軟件中呈現(xiàn)出來(lái)了。例如圖1，在實(shí)際操作測(cè)繪曲線的時(shí)候，步驟如下。①使用Excel 的處理轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)變成坐標(biāo);②使用Spline 命令將這些數(shù)據(jù)CAD 中才能執(zhí)行;③將已經(jīng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)處理結(jié)果在轉(zhuǎn)化成的曲線坐標(biāo)開(kāi)展復(fù)制，使用CAD 里的執(zhí)行命令，敲擊Enter鍵最終操作，這個(gè)時(shí)候溢流段壩面曲線便被輕松繪制出來(lái)了。

圖1 溢流大壩斷面

3.2 庫(kù)容和水庫(kù)水位關(guān)系的曲線繪制

庫(kù)容曲線是表示水庫(kù)水位和其相應(yīng)庫(kù)容之間關(guān)系的曲線，主要是庫(kù)容作為橫坐標(biāo)，水位為縱坐標(biāo)。庫(kù)容曲線在進(jìn)行水庫(kù)規(guī)劃設(shè)計(jì)，是一個(gè)管理調(diào)度關(guān)鍵性的依據(jù)。庫(kù)容和水庫(kù)水位關(guān)系曲線存在定值見(jiàn)表1 所示，把將水位以及相對(duì)應(yīng)的庫(kù)容，置于CAD進(jìn)行表格的繪制。庫(kù)容的差值一般一般能在運(yùn)算功能開(kāi)展計(jì)算。最后，將數(shù)值輸入坐標(biāo)里。為了將繪制曲線時(shí)看起來(lái)美觀，我們將坐標(biāo)中不同坐標(biāo)點(diǎn)中的水位差值在放大5 倍的情況下看，這個(gè)時(shí)候水位與庫(kù)容的在數(shù)值差異就會(huì)非常明顯。除此之外，為了設(shè)計(jì)效果的完善，還可以嘗試等軸繪圖的方式，滿(mǎn)足不同要求的繪圖要求。

表1 庫(kù)水位與庫(kù)容關(guān)系曲線

4 CAD 技術(shù)應(yīng)用中需要注意的問(wèn)題

CAD 在繪制水工圖中，不僅有著天然的優(yōu)勢(shì)，還存在一些劣勢(shì)，主要存在于使用率不高，過(guò)分依賴(lài)，適應(yīng)性不強(qiáng)的特點(diǎn)。使用率不高的問(wèn)題一般存在于年長(zhǎng)的設(shè)計(jì)人員中。比如說(shuō)，雖然CAD 制圖非常的便捷，但是在水工圖繪制中的普及率還不夠高，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)人員對(duì)于新的事物接受比較慢。如果要把CAD 技術(shù)變成生產(chǎn)力，把自己精彩的設(shè)計(jì)成果在CAD 中表現(xiàn)出來(lái)，就需要從業(yè)人員不斷加大學(xué)習(xí)，提高使用水平。過(guò)分依賴(lài)體現(xiàn)在，一些設(shè)計(jì)人員他們僅僅將使用CAD 軟件作圖，作為工廠流水線中的組裝產(chǎn)品生產(chǎn)，對(duì)于工程設(shè)計(jì)中的需要有創(chuàng)造性和具體性特征就忽視了。僅僅讓計(jì)算機(jī)快出結(jié)果，分析所得結(jié)果的正確可靠被忽視了。適應(yīng)性主要是對(duì)CAD 軟件更新的適應(yīng)性問(wèn)題。CAD 為外國(guó)設(shè)計(jì)軟件，在一定程度上不符合我國(guó)工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，但是在國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)價(jià)高、質(zhì)量參差的情況下，使用CAD制圖還是首選。一些技術(shù)功能設(shè)計(jì)人員還沒(méi)有熟練，面對(duì)的就是軟件不斷的更新，使得在使用上更加無(wú)所是從。除此之外，更新速度的不確定，有的時(shí)候用戶(hù)軟件頻繁升版，有的時(shí)候，長(zhǎng)時(shí)間得不到技術(shù)支持。不可否認(rèn)使用CAD 繪制水工圖已經(jīng)成為了一個(gè)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，設(shè)計(jì)單位對(duì)所使用的CAD軟件在性能、功能和運(yùn)行速度上都有著一致的要求。CAD 軟件的發(fā)明使得設(shè)計(jì)過(guò)程更容易和更有效，其先進(jìn)的制圖工具的可用性和高效性已被廣泛證明。在CAD 軟件使用中，要不斷適應(yīng)無(wú)縫兼容，熟練定義常用快捷命令，適應(yīng)設(shè)計(jì)師不同的個(gè)人使用習(xí)慣減少格式轉(zhuǎn)換上耗費(fèi)時(shí)間，有助于提高設(shè)計(jì)效率。

5 結(jié) 語(yǔ)

在繪圖、計(jì)算、修改方面，CAD 軟件對(duì)于中小型水利工程設(shè)計(jì)有著天然的優(yōu)勢(shì)，并且因?yàn)槿藱C(jī)交互性強(qiáng)、功能切換自由。而且還可以直接修改CAD 圖紙，大大提高了工作效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了繪圖的精度、速度。所以說(shuō)，在水利工程的發(fā)展中，CAD 測(cè)量以及繪圖技術(shù)將會(huì)是未來(lái)的必然發(fā)展趨勢(shì)。

［1］張玨，陳金水，顧新齡，等.中小型水利工程CAD 軟件開(kāi)發(fā)及應(yīng)用［J］.水利水電科技進(jìn)展，2006，26(01):66－69.