伴隨著互聯(lián)網技術的成熟以及科學技術的不斷進步，水利水電工程建設的新理論、新方法和新材料不斷涌現(xiàn)，為水利水電工程建設水平的提高奠定了基礎?！端こ淘O計導論》一書力求通過對常見水工建筑物的設計思想、設計方法和設計過程的闡述，培養(yǎng)讀者綜合運用有關理論和專業(yè)知識來解決工程設計問題的基本技能，以及計算、繪圖和編寫設計文件的能力。該書的第1章介紹了水利水電工程設計的一般知識，后面的章節(jié)分別對一些典型的水工建筑物，如重力壩、土石壩、拱壩、水閘、渡槽、引水式水電站、水電站機電設備等給出了設計實例。在互聯(lián)網時代，水利水電工程設計離不開計算機技術的支持，計算機技術的應用能夠為水利水電工程設計帶來極大的便捷。

CAD技術與BIM技術都是互聯(lián)網信息時代常見的計算機技術，能夠在水利工程設計中普及應用。在水利工程規(guī)劃設計、施工管理以及運營管理維護等階段均可以利用CAD技術與BIM技術。在設計階段可以利用CAD技術與BIM技術進行高效便捷設計，提升設計質量與效率，減少人工設計差錯;在施工階段，CAD技術與BIM技術能夠有效提升施工進度與施工質量;在運營管理維護階段，CAD技術與BIM技術能夠為質量維護管理提供直觀便捷的管理平臺。

CAD技術即利用計算機與相關圖形設備輔助設計人員開展設計工作的技術。在工程設計中，計算機能夠輔助設計人員承擔計算、信息存儲以及圖像制作等工作。在工程設計中需要計算機對各類方案進行大量計算，對計算結果進行分析對比，以選擇最合理的方案。在工程設計過程中的各類設計信息，不論是數字信息，還是文字信息、圖形信息，都能夠存儲在計算機中，當需要使用的時候，通過關鍵詞或分類檢索就可以快速查找。CAD技術主要由交互技術、圖形變換技術、曲面造型技術以及實體造型技術組成，憑借自身的交互技術、圖形變換技術、曲面造型技術等在工程設計領域得到廣泛的應用。CAD系統(tǒng)類型眾多，有信息檢索型CAD系統(tǒng)、人機交互型CAD系統(tǒng)、智能型CAD系統(tǒng)等。伴隨著計算機軟件的發(fā)展，越來越多的工程設計行業(yè)在運用CAD技術，水利工程設計就是其中之一。在水利工程設計過程中，相對于人工繪圖的方式.CAD技術的優(yōu)勢十分明顯，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，提升工程設計前期工作效率?！端こ淘O計導論》一書提出，傳統(tǒng)工程設計模式下設計人員進行區(qū)域選擇以及測量計算，需要耗費大量的施工圖紙以及測量器材，工作量較大，并且不便捷，在工作過程中還有可能導致精密設備儀器的損壞。CAD技術在水利工程設計中的應用，只需要攜帶筆記本電腦以及相關電子產品就可以完成測量計算工作。CAD技術的應用使得水利工程前期設計準備工作變得更加高效、更加便捷。第二，CAD技術操作便捷，出錯率低。工程設計人員進行人工繪圖的過程中需要使用不同粗細、不同顏色的筆以及直尺、三角尺等工具，還要不斷更換使用，如出現(xiàn)問題需要修改，則難度較大，工作過程較為繁雜，個別情況還需要重新進行設計，修改后的圖紙圖面不整潔。而CAD技術擁有統(tǒng)一的線型庫與字體庫，使用操作十分便捷，只需要操作計算機就可以進行繪圖。假如在繪制過程中出現(xiàn)差錯，可以使用UNDO功能來進行處理，顯著提升了設計人員的設計效率，并且設計圖面十分整潔。第三，提高設計圖紙繪制精確度。水利工程設計過程十分復雜，需要耗費大量時間、精力，并且對工程設計圖紙的要求很高，往往要精確到1 mm，采用CAD技術能夠有效提升水利工程設計圖紙繪制的精度。第四，提升水利工程設計速度與效率。水利工程建設工期緊，這就要求水利工程的前期設計工作在短時間內保質保量完成。應用CAD技術進行水利工程設計能夠在短時間內準確地完成長度、周長與面積的計算，有效提升工程設計運算速度，節(jié)約設計時間，提升水利工程設計效率。第五，數據信息存儲便捷?！端こ淘O計導論》中提到，水利工程設計過程中往往需要涉及大量數據，各類數據信息的存儲將直接關系著水利工程設計的科學性。假如采用手繪的方式，會消耗大量紙張，紙質檔案的保存占用空間較大，并且查閱難度也較大?；贑AD技術的數據信息存儲能夠進行分類保存，并且不會占用計算機中的大量空間。一般來說，可以將水利工程設計圖紙圖形等文件保存至計算機的硬盤或移動設備中，不僅方便儲存，同時能節(jié)省大量空間，還便于查找。

CAD技術可以應用在水利工程設計的以下幾個方面：第一，利用CAD技術進行地形、地質研究。在水利工程設計中地形、地質的研究是十分關鍵的，利用CAD技術進行三維地形設計能夠構建基于數字技術的三維立體圖像，對大壩、導流洞、引水洞、泄洪洞等結構進行優(yōu)化設計。這一優(yōu)化設計過程能夠將水利工程中大壩所處的區(qū)域展現(xiàn)在計算機中，利用CAD技術能夠精確計算出不同斷面的面積，并且可以對山體進行旋轉、切剖、開挖等模擬操作，能夠按照勘測數據對山體內部進行地質建筑實體與網格處理，以便在短時間內快速計算所需土方量、砂石量等。第二，利用CAD技術進行工程設計。水利工程設計通常都采用骨架設計形式，這種設計形式應用的均是并行設計的設計與協(xié)同方式，利用CAD技術進行水利工程設計能夠更加明確地進行概念性設計，部分設計人員還能夠開展剖面圖的設計，使得整個設計理念更加明確。第三，利用CAD技術精準計算工程量。《水利工程設計導論》中提出，在壩體的工程量計算中，需要精準計算不同壩段的橫截面積以及不同位置的坐標點，經過精準的計算才能滿足工程計量設計需求。在對建筑物與壩址進行不同類別建模后，還需要計算不同材料在水利工程中的用量，以便為水利工程施工過程提供準確可靠的依據。如CAD技術在水利工程設計中可以用于溢流段壩面曲線的繪制，利用CAD技術中的繪制線條Spline功能繪制溢流段的壩面曲線，再使用Excel表格對其進行處理，使得溢流段壩面曲線可以完整呈現(xiàn)。其中，設計數據需要經過Excel處理才能夠轉換為坐標;Spline命令需要在CAD軟件中執(zhí)行：將數據在Excel表格中進行處理并轉化為曲線坐標進行復制，然后將其粘貼于CAD的執(zhí)行命令中，最后點擊回車鍵完成，溢流段壩面曲線圖即可生成。

BIM技術即建筑信息模型技術，是基于CAD技術延伸形成的多維建筑模型信息集成管理技術，是由傳統(tǒng)工程設計向三維數字立體化設計轉化的創(chuàng)新技術，能夠推動綠色建筑發(fā)展，全面提升產業(yè)發(fā)展水平、促進建筑行業(yè)的信息化轉型。將BIM技術應用在水利工程設計中，可以發(fā)揮BIM技術可視化、虛擬化以及進度控制等優(yōu)勢，有效提升水利工程設計的水平，降低返工的概率，有效縮短水利工程建設工期。BIM技術在水利工程設計中的應用與設計平臺的選擇有著密切關系，水利工程設計平臺選擇要充分考慮軟件的建模能力、數據格式轉換、格式兼容、參數化設計等。當前尚未出現(xiàn)專門滿足水利工程設計需求的三維設計軟件，水利工程設計主流軟件有Revit、Mi-croStation以及Catia。其中，Catia軟件的曲面建模功能十分強大，能夠用于水利工程設計中拱壩等復雜水工結構的設計，能夠對結構參數進行優(yōu)化，同時相配套的ENOVIAVPM軟件可以提供相應的協(xié)同數據管理，因此Catia成為常用的水利工程三維設計平臺。而MicroStation相關系列的軟件應用了統(tǒng)一的數據格式，多專業(yè)間設計成果需要進行多次的數據格式轉化，并且在水利工程廠房設計、管線走向安排上具有一定優(yōu)勢，也在水利工程設計中廣泛使用。Revit則是Autodesk公司針對建筑工程行業(yè)開發(fā)的三維設計軟件，能夠提供建筑、結構、暖通、機電等不同專業(yè)的設計模式，可以利用核心文件與工作集同時實現(xiàn)多專業(yè)的協(xié)同工作，還能夠對AutoCAD、3DS MAX等設計軟件進行數據轉化。相對于Catia和MicroStation來說，Revit在工程建模方面擁有無可比擬的優(yōu)勢，成為水利工程設計中使用最廣泛的三維設計工具。具體來說，利用Revit軟件結構創(chuàng)建功能中的結構板、結構墻等部件，則能夠十分輕松便捷地創(chuàng)建翼墻的底板與墻身;在獲取翼墻相關工程量信息后，翼墻的體量與形狀則可以通過對板墻輪廓的編輯來轉變;利用墻面輪廓設計功能能夠完成斜邊切角的設計;傾斜的翼墻頂板則可以使用Revit中的“修改子圖元”功能來完成;如果左、右岸翼墻是對稱的，則可以用中軸線鏡像功能將其復制到另一邊相應位置。

傳統(tǒng)的水利工程設計方式注重建筑形體的創(chuàng)建，最終設計出來的三維設計成果幾乎不涵蓋其他屬性的數據，使得模型難以普遍應用，局限性較為明顯。應用BIM技術后，水利工程設計模型創(chuàng)建的過程中不僅涵蓋了幾何構造、尺寸數據等相關信息，同時所完成的設計成果能夠在水利工程設計時期應用，還可以使用在水利工程施工與運維管理過程中。BIM技術在水利工程設計中的應用，能夠有效提升設計質量，提高設計效率。應用Revit、MicroStation軟件可以對模型進行多次碰撞檢查，產生不同碰撞結果，對不同次數的碰撞結果進行對比，從而快速查找工程設計中存在的錯誤，以便有針對地進行修改。通過BIM技術修正調整的水利工程設計圖紙可以有效避免錯漏問題，BIM技術還能夠統(tǒng)計水利工程的工程量;應用BIM技術構建的工程信息模型，不僅含有水利工程的幾何形體信息，還包括相關構件的型號、材料、造價等.可以十分便捷地生成工程量信息;通過Revit工程量計算功能，能夠自動生成材料統(tǒng)計表格以及工程總量：利用BIM技術進行的工程量統(tǒng)計不僅可以作為水利工程設計的造價參考，也可以作為水利工程施工管理的重要借鑒。

（徐里萍：川北幼兒師范高等?？茖W校講師）