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        水利水電工程項目設計階段三維技術的應用及實踐意義探尋

        2016-04-06 08:08:01貴陽筑水水利產業(yè)發(fā)展有限公司貴州貴陽550000
        中國新技術新產品 2016年3期
        關鍵詞:水利水電設計

        帥 剛(貴陽筑水水利產業(yè)發(fā)展有限公司,貴州 貴陽 550000)

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        水利水電工程項目設計階段三維技術的應用及實踐意義探尋

        帥 剛
        (貴陽筑水水利產業(yè)發(fā)展有限公司,貴州 貴陽 550000)

        摘 要:水利水電工程是國家重要的基礎設施之一,其質量優(yōu)劣關系重大。為進一步提升水利水電工程項目的整體質量,應當做好工程項目的設計工作。因此,可在工程設計階段合理應用三維技術?;诖它c,本文首先簡要分析了三維技術的應用優(yōu)勢,并在此基礎上依托工程實例,對三維技術在水利水電工程項目設計階段的應用實踐進行論述。

        關鍵詞:水利水電;設計;三維技術

        1 三維技術的應用優(yōu)勢

        在現(xiàn)代工程領域中,三維技術是一項非常先進的設計技術,其能夠依托工程的具體情況,直觀地展示出設計者對工程的設計理念,該技術的出現(xiàn)使設計人員不再需要在二維圖紙與三維形態(tài)間的轉換上浪費時間,也不需要對設計中的細節(jié)缺陷進行彌補,這是因為三維技術可以準確反映出設計成果的各種基本屬性,如材質、形態(tài)、規(guī)格、尺寸、色澤等等,工程的實體模型不但可直接在計算機上顯示出來,而且還能生成二維工程圖紙,這極大程度地縮短了設計周期。同時,三維技術的應用還能夠提升設計水平。由于水利水電工程的規(guī)模較大,設計任務較多,所以僅憑別一名設計人員很難在短時間內完成,必須由專業(yè)的團隊通力合作才能完成設計任務。三維技術中協(xié)同設計及通信技術的應用,能夠簡化設計過程,并且還能防止信息重復輸入等錯誤的發(fā)生,從而確保了設計質量。除此之外,三維技術還能直觀、形象地將各類水工建筑物的主要參數(shù)以實體模型進行表達,保證了設計的正確性,避免了設計漏洞、矛盾沖突等問題的出現(xiàn)。在工程三維模型的基礎上,對工程方案的調整更加快速、靈活,減少了設計失誤,提高了設計效率,經濟效益也隨之顯著提升。

        2 三維技術在水利水電工程項目設計階段的應用實踐

        為了便于研究,本文以某水利水電工程項目實例為依托,對三維技術在該工程設計階段的具體應用進行論述。

        2.1工程簡介

        漁洞峽水庫工程是貴州省貴陽市的重點水利基礎設施之一,該工程位于貴陽市的烏當區(qū)內,地處魚洞河上,與東風鎮(zhèn)的距離約為3km左右。水庫大壩以上的集水面積為118k㎡,工程的主要任務是以城市生活和工業(yè)供水為主,兼具灌溉、飲用等功能,庫容量為1860萬m3,正常蓄水水位1075m。本工程建設的具體內容如下:水源工程、引水工程、金水廠、配水工程等等。其中水源工程由主壩、副壩、溢洪道等結構組成;引水工程由發(fā)電廠房、泄水槽、引水鋼管、引水洞以及尾水池等組成;凈水廠的處理能力為10萬t/d;配水工程由高位水池和配水管線組成。本工程屬于中型水利工程,主要、次要和臨時建筑物的級別分別為3、4、5級。

        2.2設計思路

        對于水利水電工程項目而言,其設計與水文、地質、地形等自然條件有著非常密切的關聯(lián),應用三維技術進行工程設計的前提是構建三維地質模型。鑒于此,本文以三維數(shù)字化地質模型作為基礎,設計開發(fā)了一套功能完善、操作簡單、實用性強的水利水電工程三維一體化系統(tǒng),并建立了各專業(yè)共享的數(shù)據(jù)庫,這對于工程項目整體設計水平的提升具有重要意義。

        2.3系統(tǒng)設計

        結合漁洞峽水庫工程的實際情況,采用VC++、OpenGL和Visual Geo作為開發(fā)平臺,提出系統(tǒng)的模塊化設計方案,具體如圖1所示。

        由圖1可知,本文所提出的系統(tǒng)是由四個主要的功能模塊構成,四個模塊具有不同的分工,彼此之間的關系十分密切,采取這種設計方法有利于程序的實現(xiàn)。

        2.4關鍵技術

        2.4.1三維地質建模。在本工程中,地質、地形是工程設計的載體,而三維地質建模則是實現(xiàn)水工建筑結構三維可視化設計的前提和基礎。該模型主要是由地形、地質結構面、地質體三部分組成,其中地形建模采用的是不規(guī)則三角網(wǎng)模型;地質結構面采用的是NURBS工具(非均勻有理B樣條)及相關算法描述幾何結構面,如斷層等等;地質體模型則是通過圖形布爾切割運算進行建立。

        2.4.2水工建筑三維快速建模。本工程的主壩為拱壩形式,可直接按照描述其體形的相關函數(shù)或是曲線方程與控制點坐標,生成三維幾何模型。地下建筑通常都是由洞室構成,洞室的斷面是建立幾何模型時重要的參數(shù)之一,結合控制坐標,并運用路徑掃描法,便可以快速進行洞室三維建模;壩頂溢洪道等開挖面,可以采用線性插值法形成的NURBS曲面,獲得三維模型。

        圖1 系統(tǒng)模塊化設計方案示意圖

        2.4.3協(xié)同技術。該技術又被稱之為計算機協(xié)同設計技術,協(xié)同CAD是重要的應用之一,其以共享的設計環(huán)境為核心,能夠使設計工作協(xié)同進行。共享設計模型的建立是協(xié)同CAD的關鍵之所在,它通過分布式結構,可以實現(xiàn)圖形共享,并使不同領域的專家協(xié)同作業(yè),由此可獲得高質量的設計成果。

        結語

        綜上所述,在水利水電工程項目的設計階段合理運用三維技術,不但能夠縮短設計周期,而且還能提高設計質量,有助于工程項目整體質量的提升。本文結合工程實例,提出了三維一體化系統(tǒng),通過該系統(tǒng)在工程的應用,為工程質量提供了保障。

        參考文獻

        [1]劉杰,李明超.基于三維地質模型的大型地下洞室群布置優(yōu)化研究[J].水利學報,2013(11):60-62.

        [2]鐘登華,李明超,劉杰.水利水電工程地質三維統(tǒng)一建模方法研究[J].中國科學-技術科學,2014(03):55-57.

        中圖分類號:TV222

        文獻標識碼:A

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