鞠傳君

摘 要：現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)得到了快速的發(fā)展和普及，在此背景下，水利水電工程的設(shè)計(jì)工作也得到了新的助力?，F(xiàn)在三維CAD技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用，例如電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域和航天領(lǐng)域等等，同時(shí)得益于人們的重視和技術(shù)水平的提高，水利水電工程當(dāng)中也開始越來越多地應(yīng)用到三維CAD技術(shù)，并取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果。本文結(jié)合CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)總結(jié)了其在水利水電工程設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用要點(diǎn)，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：三維CAD技術(shù)；水利水電；工程設(shè)計(jì)

在過去一段時(shí)間的水利工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要采用工程師手工繪圖的方式來開展設(shè)計(jì)。自從上個(gè)世紀(jì)八十年代開始，家用計(jì)算機(jī)就開始出現(xiàn)于發(fā)達(dá)國家，其后隨著家用計(jì)算機(jī)的發(fā)展和完善，其也開始你應(yīng)用于繪圖工作當(dāng)中，進(jìn)而誕生了以CAD和CAM為代表的一系列制圖軟件，一直以來，我國非常重視手工繪圖，和CAD相比有諸多劣勢(shì)。在進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國開始不斷推廣三維CAD技術(shù)，這就要求設(shè)計(jì)人員不僅需要精于設(shè)計(jì)，同時(shí)也要有一定的計(jì)算機(jī)操作水平。

1 CAD技術(shù)簡介

CAD技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的一種，其可以使用計(jì)算機(jī)設(shè)備來給設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)工作提供幫助。我國現(xiàn)在所使用的CAD技術(shù)大多是以國外CAD平臺(tái)和軟件作為基礎(chǔ)而進(jìn)行一定改造所得來的，近年來，CAD技術(shù)正在從二維向三維過渡，大大開發(fā)了此工具的潛力。

1.1 三維CAD的直觀性

三維CAD一方面具有傳統(tǒng)二維CAD的功能，還可以建立一個(gè)3D模型，最大程度上避免理解偏差，同時(shí)也可以對(duì)整個(gè)工程的建造過程進(jìn)行查看。在過去，二維圖紙僅僅是在品面上展示工程的構(gòu)造，分別采用全剖、半剖和階梯剖等方式來進(jìn)行展示，往往會(huì)造成一定的領(lǐng)悟難度。利用了三維視圖之后就可以降低理解難度，表現(xiàn)更加直觀。

1.2 三維設(shè)計(jì)的重要性

我們都生活在三維世界，所以從三維來開展設(shè)計(jì)無疑更加符合人類的認(rèn)知方式，使用三維CAD來開展設(shè)計(jì)可以更好地足見原始數(shù)據(jù)，優(yōu)化其幾何形狀，如果結(jié)合了著色渲染功能，還可以直接得到一個(gè)三維效果圖，決策人員可以更加全面地了解設(shè)計(jì)外觀，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率。

2 CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)在CAD技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，和傳統(tǒng)手工制圖相比，CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常明顯，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

2.1 保證了制圖的準(zhǔn)確性

這樣水利水電工程對(duì)于設(shè)計(jì)有著較高的要求，尤其是精準(zhǔn)程度方面。但是受限于手工操作的各種缺陷，手工制圖的難度非常大，紙質(zhì)藍(lán)圖也難以直接應(yīng)用到實(shí)際工程當(dāng)中，所以這些都給精度帶來了一定的影響。三維CAD技術(shù)一方面可以完成三維制圖、避免出現(xiàn)制圖錯(cuò)誤，同時(shí)可以借助其自身的計(jì)算功能，讓計(jì)算程序得到哦簡化，例如水面和壩面的繪制等等都可以迅速完成，不斷提高工程精度。

2.2 保證了制圖的效率

在過去的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員首先要對(duì)工程數(shù)據(jù)來開展一定的計(jì)算，這樣才能開始設(shè)計(jì)，之后利用數(shù)據(jù)來完成制圖。就以水壩設(shè)計(jì)來說，需要計(jì)算大量的數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)過程中需要制出大量的藍(lán)圖和草圖，可謂卷帙浩繁，并且十分難以保存。在使用了CAD技術(shù)之后，則避免了如此繁雜的一系列過程。

2.3 藍(lán)圖的攜帶與保存、檢測更方便

如果利用手工繪制的方式，往往需要設(shè)計(jì)人員帶著大量的器材、圖紙等，不但很不方便，需要耗費(fèi)大量的精力和時(shí)間，影響工作效率，而且容易使儀器設(shè)備受到損壞。在PC機(jī)技術(shù)和觸摸屏技術(shù)越來越成熟后，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備甚至可以識(shí)別出放在屏幕上的特定儲(chǔ)存設(shè)備。因而，相較于傳統(tǒng)的紙質(zhì)藍(lán)圖保存，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸中固然有會(huì)有少量數(shù)據(jù)損失，但仍然沒有紙質(zhì)保存的畫跡失真、圖紙容易受潮損壞等缺點(diǎn)。由于是數(shù)據(jù)流，所以儲(chǔ)存在硬盤中可以更方便地從WINDOWS界面進(jìn)行監(jiān)控與管理。

2.4 保證工程建設(shè)的質(zhì)量

三維設(shè)計(jì)的直觀性可以在設(shè)計(jì)階段就完成工程結(jié)構(gòu)的預(yù)展示，而工程設(shè)計(jì)需要大量的時(shí)間進(jìn)行復(fù)查與修改，絕不是一次就成的。直觀的設(shè)計(jì)，使可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤及問題及早暴露出來，減少了工程建設(shè)期的風(fēng)險(xiǎn)性。水電站設(shè)計(jì)是個(gè)多專業(yè)、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，存在多專業(yè)、多階段協(xié)調(diào)的問題，在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)環(huán)境下，難免會(huì)由于溝通的疏漏導(dǎo)致設(shè)計(jì)的反復(fù)甚至失誤，在三維可視化環(huán)境下，通過對(duì)數(shù)據(jù)的集中管理，參數(shù)驅(qū)動(dòng)及對(duì)象問的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以最大程度的保證不同專業(yè)、不同階段數(shù)據(jù)的一致性和唯一性，減少設(shè)計(jì)疏漏，為工程提供質(zhì)量更高的設(shè)計(jì)成果，進(jìn)而避免由于空間關(guān)系上的認(rèn)識(shí)不足導(dǎo)致的設(shè)計(jì)失誤，使水電站在優(yōu)質(zhì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上又省又快的建設(shè)施工。同時(shí)，CAD的快速儲(chǔ)存與制圖功能，使得在進(jìn)行工程問題的研究與修改中，可以更好地表達(dá)設(shè)計(jì)者觀點(diǎn)，并更迅捷地進(jìn)行修改，展示更改成果。

3 三維CAD技術(shù)的應(yīng)用

3.1 地形地質(zhì)規(guī)劃

基于國家部門提供的地理數(shù)據(jù)，工程上可以快速實(shí)現(xiàn)施工地形的數(shù)據(jù)模擬，在此基礎(chǔ)上建立直觀三維地貌圖，包括大把、上下游水利圖、引水洞、泄洪洞和其余諸多自然地形地貌。通過這些初步的描繪工作，可以在計(jì)算機(jī)上為工程施工人員提供直觀的三維仿真地貌圖，從而讓施工人員客觀、精確地制定工程建設(shè)方案。在施工的各個(gè)階段，三維CAD技術(shù)還可以不斷更新施工后發(fā)生變化的地形地貌圖，同時(shí)在地貌圖上不僅是表面，還可以表明地貌下數(shù)十米甚至百米的地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型，實(shí)現(xiàn)施工中對(duì)山體旋轉(zhuǎn)、切割出施工剖秒，挖通山體等施工操作。

3.2 精確工程質(zhì)量與設(shè)計(jì)優(yōu)化

在建立工程精確模型之后，同時(shí)精確計(jì)算水壩工程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，得出個(gè)壩段的準(zhǔn)確截面積、各交點(diǎn)坐標(biāo)即水壩分支結(jié)構(gòu)的體積，完善工程上的精度要求。在進(jìn)行分支結(jié)構(gòu)建模后，還可以把工程的各項(xiàng)材料總量分配到各分支結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步完成工程的下一步預(yù)算，為工程提供多種預(yù)分配方案。在工程建設(shè)中，施工場地經(jīng)常會(huì)由于施工地段的險(xiǎn)要與可用面積狹小導(dǎo)致場地利用困難，工程效率極度低下。而三維CAD技術(shù)不僅可以用在工程設(shè)計(jì)上，也可以利用三維模擬，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、分配各分隊(duì)施工空間，從而快捷完成工程建設(shè)中最開始的建筑分配圖。在建設(shè)中，也可以隨時(shí)隨地進(jìn)行方案優(yōu)化，與工程建設(shè)的預(yù)方案統(tǒng)一設(shè)計(jì)分配，達(dá)到工程效率最大化。

4 結(jié)束語

我國水利工程興修歷史雖然悠久，但是在現(xiàn)代，由于技術(shù)落后所以水利水電工程的設(shè)計(jì)工作和西方國家相比仍然較為落后。近年來，相關(guān)部門已經(jīng)開始轉(zhuǎn)變觀念，積極推廣三維CAD技術(shù)，現(xiàn)在隨著技術(shù)的完善，制圖和測算等模塊也相繼融入其中，可以說給我國水利水電工程的設(shè)計(jì)提供了很大的幫助。三維CAD技術(shù)的推廣可以說大大簡化了我國水利水電工程的設(shè)計(jì)流程，但這仍然需要設(shè)計(jì)人員對(duì)CAD技術(shù)有一個(gè)熟練的掌握，這樣才能發(fā)揮出其自身的價(jià)值。本文針對(duì)這些問題進(jìn)行了分析，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。

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