易 平，駱秀萍

(新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院(集團(tuán))有限責(zé)任公司，烏魯木齊 830000)

渠道設(shè)計(jì)中Autodesk Civil3D技術(shù)的應(yīng)用

易 平，駱秀萍

(新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院(集團(tuán))有限責(zé)任公司，烏魯木齊 830000)

文章旨在通過(guò)對(duì)實(shí)際工程中渠道設(shè)計(jì)實(shí)例的介紹，對(duì)如何運(yùn)用Civil 3D軟件，生成地形曲面、渠道斷面線繪制、創(chuàng)建斷面裝配、生成三維渠道圖形等進(jìn)行敘述。針對(duì)新建渠道進(jìn)行渠線比選時(shí)，可借鑒實(shí)例做法，制作簡(jiǎn)單斷面裝配，生成渠道設(shè)計(jì)曲面，通過(guò)渲染效果圖觀察渠道沿線的開(kāi)挖及填筑情況，通過(guò)工程量對(duì)比，快速確定推薦渠線。對(duì)推薦渠線細(xì)化設(shè)計(jì)時(shí)，再考慮對(duì)渠道斷面裝配優(yōu)化，重新生成渠道曲面，分析體積報(bào)告，導(dǎo)出所需工程量數(shù)據(jù)。如此由淺到深、由簡(jiǎn)到難，有利于提高工作效率。

渠道設(shè)計(jì)；AutoCAD Civil 3D；地形曲面；斷面裝配

0 引 言

在渠道工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常遇到工程由于線路長(zhǎng)、制約因素多，前期渠線比選、縱橫斷面設(shè)計(jì)、工程量計(jì)算，工作量大且繁瑣，文章旨在借助Civil 3D軟件，通過(guò)對(duì)渠道工程的實(shí)例設(shè)計(jì)說(shuō)明，體現(xiàn)Civil 3D軟件在水工渠道設(shè)計(jì)應(yīng)用中的快捷、方便及優(yōu)越性，供廣大設(shè)計(jì)人員參考和探討。

1 工程簡(jiǎn)介

青河縣阿葦灌區(qū)北干渠位于新疆阿勒泰地區(qū)青河縣阿葦灌區(qū)，全長(zhǎng)21.4 km，北干渠起始端與阿葦輸水隧洞末端相接，末端至阿葦灌區(qū)西北部邊緣，控制灌溉面積1.03萬(wàn)hm2，為灌區(qū)11條灌區(qū)管道供水，設(shè)計(jì)流量7.86-0.26m3/s。

文章實(shí)例選取北干渠其中一段，即樁號(hào)0+000—1+500段進(jìn)行設(shè)計(jì)，該段渠道設(shè)計(jì)流量7.86m3/s，采用梯形斷面，坡比1∶1.5，現(xiàn)澆混凝土面板襯砌。渠道縱坡經(jīng)踏勘選線后根據(jù)沿線地形確定；渠道底寬及渠深根據(jù)渠道水力計(jì)算確定。

2 Autodesk Civil 3D功能簡(jiǎn)述

Civil 3D軟件是Autodesk公司近年來(lái)針對(duì)土木工程設(shè)計(jì)而開(kāi)發(fā)的，提供了完全革新的解決方案，將AutoCAD軟件的繪圖功能與基于對(duì)象動(dòng)態(tài)交互土木工程功能相集成的成圖軟件，現(xiàn)主要應(yīng)用在土木工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，水利工程設(shè)計(jì)單位應(yīng)用正在逐步推廣[1]。

其主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)對(duì)地形曲面的編輯、比對(duì)相當(dāng)方便，使用對(duì)象查看器查看地形曲面非常直觀，成果匯報(bào)非常方便。

2)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)響應(yīng)功能，避免了大量的繁瑣、重復(fù)勞動(dòng)，極大的提高了工作效率。

3)線性工程進(jìn)行多方案比較設(shè)計(jì)時(shí)，Civil 3D軟件非常方便。

4)操作環(huán)境為AutoCAD界面，可以更輕松、更高效地探索設(shè)計(jì)方案，完成項(xiàng)目，并提供高質(zhì)量的設(shè)計(jì)成果[2]。

3 基于Civil 3D軟件的渠道設(shè)計(jì)

Civil 3D軟件中渠道設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，在于建立工程區(qū)的數(shù)字地形模型(曲面)，之后根據(jù)地形選擇合理的渠線，針對(duì)渠線進(jìn)行道路斷面線繪制，利用裝配工具進(jìn)行渠道橫斷面設(shè)計(jì)，之后創(chuàng)立設(shè)計(jì)渠道的數(shù)字地形模型(曲面)，對(duì)渠道進(jìn)行三維效果圖渲染，生成渠道縱、橫斷面圖，最后進(jìn)行土方計(jì)算及提取工程量。

3.1 創(chuàng)建Civil 3D數(shù)字地形模型(曲面)

巨大的龍門塔吊在雨里立著，混凝土攪拌機(jī)也停了。爸爸萬(wàn)念俱灰，爬上了八樓頂，在那個(gè)能看到河的位置，跳了下來(lái)。

在Civil 3D中建立曲面時(shí)，用戶需要首先創(chuàng)建一個(gè)曲面的對(duì)象，然后把源數(shù)據(jù)(測(cè)量點(diǎn)、等高線、DEM文件)添加到曲面定義中，就可以生成曲面。

實(shí)例利用已測(cè)地形圖創(chuàng)建地形曲面，地形圖精度1∶1000，取名原始地形，曲面生成后可根據(jù)曲面樣式工具調(diào)整等高線間隔，通過(guò)對(duì)象查看器可以查看新建曲面的三維模型，如發(fā)現(xiàn)明顯錯(cuò)誤，可通過(guò)曲面特性及時(shí)調(diào)整。在原地形圖上創(chuàng)建完地形曲面后，導(dǎo)出為L(zhǎng)andXML格式文件,并重新命名，保存?zhèn)溆谩?/p>

原始地形曲面三維渲染圖見(jiàn)圖1。

圖1 原始地形曲面三維渲染圖

3.2 渠線布置

原始地形曲面生成后，可根據(jù)渠道設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形地貌，布置渠道渠線。具體操作：點(diǎn)擊【常用】→【路線】→【路線創(chuàng)建工具】，在彈出菜單中對(duì)渠線進(jìn)行命名，設(shè)置相關(guān)參數(shù)。在【路線布局工具】中，設(shè)置好渠線半徑后，使用【切線—切線(帶有渠線)】功能，繪制合適渠線。使用Civil 3D繪制渠線，最大優(yōu)點(diǎn)在于可根據(jù)需要隨時(shí)偏移、調(diào)整渠線位置，調(diào)整渠線轉(zhuǎn)點(diǎn)處拐彎半徑，方便快捷。地形曲面上渠線布置圖見(jiàn)圖2。

圖2 地形曲面上渠線布置圖

3.3 渠道縱斷面設(shè)計(jì)

渠線布置完成后，即可結(jié)合設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行渠線縱斷面設(shè)計(jì)。具體操作：點(diǎn)擊【常用】→【縱斷面】→【創(chuàng)建曲面縱斷面】，創(chuàng)建出渠線原始地形線縱斷面，之后點(diǎn)擊【縱斷面】→【創(chuàng)建縱斷面工具】，根據(jù)渠線原始地形，設(shè)計(jì)渠道縱坡。至此可根據(jù)設(shè)計(jì)的渠道縱坡，對(duì)渠道各段進(jìn)行水力計(jì)算，確定渠道橫斷面尺寸。經(jīng)計(jì)算，渠道縱坡1:1500時(shí)，渠道底寬2.0m，渠深2.0m，左右邊坡1∶1.5，左右渠堤寬 3.0m，較為合理。

3.4 創(chuàng)建渠道斷面裝配

使用【裝配】功能，創(chuàng)建渠道橫斷面的裝配，為便于區(qū)別，應(yīng)對(duì)裝配命名，之后使用【工具選項(xiàng)版】，選用常用功能，根據(jù)渠道水力計(jì)算確定的參數(shù)，完善渠道橫斷面裝配設(shè)計(jì)。

渠道橫斷面裝配圖見(jiàn)圖3。

圖3 渠道橫斷面裝配圖

3.5 創(chuàng)建渠道三維曲面，計(jì)算體積

使用【分析】菜單中【體積】功能，對(duì)生成大壩壩體曲面與原始地形進(jìn)行對(duì)比分析，得出表1成果。

表1 渠道土石方量分析表

圖4渠道三維渲染效果圖

3.6 成果對(duì)比分析

目前針對(duì)渠道設(shè)計(jì)及土方計(jì)算，常用的計(jì)算軟件有濟(jì)南百圖水利土石方設(shè)計(jì)軟件及南方CASS 成圖軟件，本次將Civil 3D軟件計(jì)算成果與之對(duì)比，以驗(yàn)證Civil 3D軟件計(jì)算成果的可靠性。

3種軟件計(jì)算成果對(duì)比表見(jiàn)表2。

表2 3種軟件計(jì)算成果對(duì)比表

由表2各軟件計(jì)算成果對(duì)比表可知：Civil 3D土方計(jì)算成果與百圖軟件土方計(jì)算成果相比，差值均在3%以內(nèi)；與南方CASS軟件土方計(jì)算成果相比，差值均在2%以內(nèi)；由此可見(jiàn)，與以上兩種軟件對(duì)比，結(jié)果偏差均在允許范圍內(nèi)。根據(jù)Civil 3D軟件地形曲面的成圖原理，理論上AutoCAD Civil 3D軟件精確度要好。

4 小 結(jié)

以上實(shí)例設(shè)計(jì)，較為系統(tǒng)的闡述了從創(chuàng)建地形曲面至渠道三維渲染成圖及土方成果分析的全過(guò)程，工程本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于理解。針對(duì)新建渠道進(jìn)行渠線比選時(shí)，可借鑒實(shí)例做法，制作簡(jiǎn)單斷面裝配，生成渠道設(shè)計(jì)曲面，通過(guò)渲染效果圖觀察渠道沿線的開(kāi)挖及填筑情況，通過(guò)工程量對(duì)比，快速確定推薦渠線。對(duì)推薦渠線細(xì)化設(shè)計(jì)時(shí)，再考慮對(duì)渠道斷面裝配優(yōu)化，重新生成渠道曲面，分析體積報(bào)告，導(dǎo)出所需工程量數(shù)據(jù)。如此由淺到深、由簡(jiǎn)到難，有利于提高工作效率。

總之，通過(guò)對(duì)Civil 3D的不斷學(xué)習(xí)、運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)其在水庫(kù)樞紐比選，道路、供水管道等線性工程中，應(yīng)用效果也非常好，能極大的減少重復(fù)勞動(dòng)，提高工作效率。

[1]蘭立偉，嚴(yán)杰.AutoCAD Civil 3D在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)水運(yùn)，2009，09(12):120-121.

[2]李俊超，李樓.AutoCAD Civil 3D和3ds Max Design在道路建模中的應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào)，2013(02):91-94.

1007-7596(2017)08-0172-03

2017-07-22

易平(1985-)，男，新疆烏魯木齊人，工程師，從事水利工程設(shè)計(jì)工作；駱秀萍(1985-)，女，新疆烏魯木齊人，工程師，從事水利工程設(shè)計(jì)工作。

TD167

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