簡(jiǎn)析CAD技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)及在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

□李丹萍 □朱磊峰（永城市水利局）

0 引言

在計(jì)算機(jī)技術(shù)不發(fā)達(dá)的時(shí)候，水利工程設(shè)計(jì)制圖主要依賴人工，這種制圖方式常常不夠立體，特別是對(duì)局部的繪制存在缺陷，如果要修改還要花費(fèi)大量的人力物力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益成熟，水利工程設(shè)計(jì)也進(jìn)入了CAD繪制時(shí)代，進(jìn)入信息時(shí)代；CAD技術(shù)為水利設(shè)計(jì)提供了各種各樣的便捷方式，在保證工程質(zhì)量的同時(shí)還大大提高了工作效率。

1 CAD技術(shù)概況

CAD即Computer Aided Design的縮寫，中文翻譯為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，誕生于20世紀(jì)60年代，到80年代以后，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和繪圖儀、激光打印機(jī)等外圍設(shè)備的發(fā)展，CAD技術(shù)取得了前所未有的進(jìn)步，其功能愈發(fā)強(qiáng)大。

CAD技術(shù)主要是由交互技術(shù)、圖形變換技術(shù)、曲面造型和實(shí)體造型技術(shù)共同構(gòu)成的，因其容易掌握、便于操作、利于二次開發(fā)等特點(diǎn)而受到了全球工程設(shè)計(jì)人士的廣泛青睞。CAD主要指的是通過使用計(jì)算機(jī)和其配套的圖形設(shè)備來協(xié)助設(shè)計(jì)人員開展設(shè)計(jì)工作。CAD軟件的種類有操作系統(tǒng)和編譯程序，這兩種是計(jì)算機(jī)自帶軟件，此外還有交互式圖形顯示軟件、CAD應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)管理軟件等，這些是主要繪制軟件。隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展，如今越來越多的行業(yè)都在運(yùn)用CAD技術(shù)，水利工程設(shè)計(jì)就是其中之一。

2 CAD技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)

與人工繪圖方式相比，CAD技術(shù)具有以下明顯的特點(diǎn)：

2.1 使設(shè)計(jì)的前期工作變得更加便利

以前設(shè)計(jì)工作人員進(jìn)行區(qū)域選址和測(cè)算往往需要大量的施工圖紙、測(cè)量器材等，這樣攜帶不便，勞動(dòng)強(qiáng)度加大，并且易損壞精密貴重儀器?，F(xiàn)在，采用CAD技術(shù)進(jìn)行水利工程設(shè)計(jì)之后，設(shè)計(jì)工作人員只需要攜帶筆記本電腦以及便攜的現(xiàn)代化電子產(chǎn)品即可。這樣使得水利工程設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作變得簡(jiǎn)單有效，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.2 CAD技術(shù)操作方便，出錯(cuò)率低，圖面整潔

設(shè)計(jì)者使用人工繪圖的方式，需要幾支不同粗細(xì)的筆、直尺、三角尺等工具，不斷的進(jìn)行更換，如果出現(xiàn)問題需要修改，也非常困難、麻煩，個(gè)別情況還需要重新設(shè)計(jì)，這樣操作起來不僅繁瑣，而且還增加勞動(dòng)量，修改幾次后圖面不整潔。而CAD技術(shù)則不同，有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的線型庫、字體庫，操作起來非常方便，只需要一個(gè)鼠標(biāo)就可以繪圖了，如果你繪制錯(cuò)了，CAD軟件中的UNDO功能可以幫你解決，只要點(diǎn)擊它返回到上一步就可以輕松解決。大大提升了設(shè)計(jì)人員的工作效率，整個(gè)設(shè)計(jì)下來圖面非常整潔。

2.3 提高設(shè)計(jì)圖紙的精確度

水利工程的建設(shè)相當(dāng)復(fù)雜，其對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的要求非常高，精確到毫米，而且任何一點(diǎn)計(jì)算上的紕漏都有可能影響工程質(zhì)量。利用CAD技術(shù)繪制相關(guān)圖表時(shí)，軟件不僅能準(zhǔn)確計(jì)算出原本需要設(shè)計(jì)人員實(shí)地測(cè)量出的有效數(shù)據(jù)，而且在繪制壩面曲線、低水位水庫曲線時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比手繪的曲線更為精確。另外，CAD具備的圖解計(jì)算功能可以保證工程制圖的精確性。CAD將圖紙的精確度精確到毫米上，對(duì)水利制圖的設(shè)計(jì)非常有幫助，因此在水利設(shè)計(jì)方面發(fā)揮著重要作用。

2.4 提高設(shè)計(jì)的速度和工作效率

很多水利工程的工期緊，這就要求前期的設(shè)計(jì)工作必須高效迅速的完成。由于CAD中在繪制施工平面圖時(shí)所用到的命令按鈕非常少；如遇到許多圖形的計(jì)算，只需套用CAD中的自動(dòng)求積模塊，可以快速的進(jìn)行長(zhǎng)度、周長(zhǎng)、面積等的計(jì)算，只要繪圖正確，CAD就能夠在非常短的時(shí)間內(nèi)完成有關(guān)計(jì)算。因此不僅提高了設(shè)計(jì)的速度，大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，還有助于提高工作效率。

2.5 數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)方便安全

水利工程的設(shè)計(jì)往往會(huì)有大量的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)很重要。如使用手繪的方式，大量的紙質(zhì)文檔保存起來既消耗空間，查閱起來也不方便。利用CAD技術(shù)，數(shù)據(jù)信息能夠分類進(jìn)行保存，并且不會(huì)占用太多空間。通常情況下，將設(shè)計(jì)的圖片、圖形等文件可以縮小保存在電腦的硬盤或者軟盤中，也可以存儲(chǔ)在優(yōu)盤等可以存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器上，這樣方便存儲(chǔ)，不僅節(jié)省很多空間，還方便查找，只需在計(jì)算機(jī)搜索查找即可。因此用CAD技術(shù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息是既安全又方便。

3 CAD技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)工作中的缺點(diǎn)

CAD技術(shù)雖然為水利工程設(shè)計(jì)帶來了方便，但在實(shí)際水利工程設(shè)計(jì)中仍舊存在一些不足之處和缺點(diǎn)，需要加以改進(jìn)。

3.1 設(shè)計(jì)人員對(duì)CAD技術(shù)產(chǎn)生過分依賴，束縛設(shè)計(jì)思想

正是CAD技術(shù)為我們帶來的便捷，有可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員對(duì)其產(chǎn)生過分依賴心理。CAD軟件自身功能的局限性以及設(shè)計(jì)師對(duì)CAD軟件掌握的熟練程度，還有CAD引以為榮的復(fù)制、套用的高效手段和CAD的標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化使得設(shè)計(jì)作品千篇一律，水利工程設(shè)計(jì)工作對(duì)設(shè)計(jì)師所要求的創(chuàng)造性與發(fā)散思維性得到束縛，好的靈感、創(chuàng)意不能通過CAD表達(dá)出來，使得設(shè)計(jì)出來的作品缺少靈感、缺乏個(gè)性和人情味。

3.2 CAD技術(shù)不易進(jìn)行升級(jí)、換代

CAD軟件的適用性不夠好，而且開發(fā)商受利益趨使，動(dòng)輒將還沒研發(fā)完的軟件推向市場(chǎng)，導(dǎo)致系統(tǒng)使用過程中還是會(huì)發(fā)生偏差和失誤。通常一名設(shè)計(jì)師要用半年到一年的時(shí)間才能熟練掌握CAD軟件及電腦知識(shí)，可是在科技飛速發(fā)展的今天你學(xué)習(xí)的步伐永遠(yuǎn)追不上電腦、外設(shè)、CAD軟件的更新、升級(jí)步伐；而且很多設(shè)計(jì)工作者們已經(jīng)適應(yīng)一代版本的操作流程和框架結(jié)構(gòu)，不容易再接受或選擇使用升級(jí)、換代、改良之后的CAD技術(shù)。

3.3 CAD技術(shù)的不可靠性

在網(wǎng)絡(luò)信息空間，不可避免要受到計(jì)算機(jī)病毒的侵?jǐn)_，同樣CAD技術(shù)使得設(shè)計(jì)師不得不面對(duì)計(jì)算機(jī)病毒。一旦受到病毒侵?jǐn)_，設(shè)計(jì)師就不得不停止工作。另外，CAD軟件本身的更新升級(jí)，使得電腦資料的保存等存在一些不可靠性。

4 CAD技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)使得CAD可以在繪制曲線時(shí)比手工繪制更為精確，而且可以實(shí)現(xiàn)三維立體繪制，使得CAD技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。

4.1 運(yùn)用CAD技術(shù)繪制壩面曲線

運(yùn)用傳統(tǒng)的手工繪圖技術(shù)在繪制曲線時(shí)，操作起來不容易，而且還有可能不夠精確。但用CAD技術(shù)繪制曲線時(shí)，可以很大地提高繪圖的效率。如：借助CAD繪制技術(shù)中繪制樣條曲線的Spline命令繪制溢流段壩面的曲線，然后再用EXCEL的表格處理技術(shù)進(jìn)行處理，使圖片能夠完美的呈現(xiàn)出來。

4.2 運(yùn)用CAD技術(shù)繪制水庫水位、庫容曲線

運(yùn)用CAD技術(shù)可以繪制水庫水位和庫容曲線，與壩面曲線的繪制過程有相似的地方。先在EXCEL中輸入水位以及對(duì)應(yīng)庫容的數(shù)據(jù)，之后可以得出庫容差值的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)相關(guān)表格再將其轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)得出各坐標(biāo)點(diǎn)的水位差。把各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的水位差在同一時(shí)間放大，放大的倍數(shù)是5倍，這樣做能夠保證繪制出來的曲線美觀并且具有很高的辨識(shí)性。再運(yùn)用CAD執(zhí)行定義用戶坐標(biāo)的UCS命令，待坐標(biāo)點(diǎn)重新定位以后便可以執(zhí)行Spline命令，按回車鍵即可完成對(duì)水庫水位／庫容曲線的繪制工作。

4.3 運(yùn)用CAD進(jìn)行三維立體渲染

人工繪制出的效果圖基本上都是平面的，而CAD技術(shù)不單單能夠繪制出立體圖，還具有強(qiáng)大的三維建筑物型繪制功能。所以在進(jìn)行水利工程設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以運(yùn)用CAD進(jìn)行三維效果圖的繪制，而后通過添加合適的材質(zhì)，篩選光源、陰影，添加配圖和背景等方式對(duì)三維效果圖進(jìn)行渲染，使設(shè)計(jì)圖更加鮮活生動(dòng)，更加接近真實(shí)的效果。在渲染好的水利工程三維效果圖中，其視覺觀賞性很高，而且設(shè)計(jì)人員還能夠?qū)ㄖ锏膭?dòng)態(tài)效果、剖切斷面、建筑物的美觀程度、工程量和造價(jià)的高低有著直觀的認(rèn)識(shí)，再對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)，有助于發(fā)現(xiàn)方案中的不足之處，方便改進(jìn)。

5 結(jié)語

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，CAD技術(shù)被廣泛地運(yùn)用到了水利工程設(shè)計(jì)之中。通過運(yùn)用CAD強(qiáng)大的功能可以很好地協(xié)助水利工程設(shè)計(jì)人員更加準(zhǔn)確、快速地進(jìn)行繪圖，CAD技術(shù)不僅能夠打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的局限，而且能夠優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)圖紙的精確性，進(jìn)而可以提高水利工程的建設(shè)質(zhì)量。

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