水利水電工程項目設計階段三維技術(shù)的應用及實踐意義探尋

帥 剛（貴陽筑水水利產(chǎn)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(shù)的應用及實踐意義探尋

帥 剛
（貴陽筑水水利產(chǎn)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(zhì)量優(yōu)劣關(guān)系重大。為進一步提升水利水電工程項目的整體質(zhì)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(shù)?；诖它c，本文首先簡要分析了三維技術(shù)的應用優(yōu)勢，并在此基礎上依托工程實例，對三維技術(shù)在水利水電工程項目設計階段的應用實踐進行論述。

關(guān)鍵詞：水利水電；設計；三維技術(shù)

1　三維技術(shù)的應用優(yōu)勢

在現(xiàn)代工程領域中，三維技術(shù)是一項非常先進的設計技術(shù)，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(shù)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(zhuǎn)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(shù)可以準確反映出設計成果的各種基本屬性，如材質(zhì)、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(shù)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(nèi)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(shù)中協(xié)同設計及通信技術(shù)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(zhì)量。除此之外，三維技術(shù)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(diào)整更加快速、靈活，減少了設計失誤，提高了設計效率，經(jīng)濟效益也隨之顯著提升。

2　三維技術(shù)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(shù)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(nèi)，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(nèi)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(jié)構(gòu)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(zhì)、地形等自然條件有著非常密切的關(guān)聯(lián)，應用三維技術(shù)進行工程設計的前提是構(gòu)建三維地質(zhì)模型。鑒于此，本文以三維數(shù)字化地質(zhì)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(jié)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(gòu)成，四個模塊具有不同的分工，彼此之間的關(guān)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(guān)鍵技術(shù)

2.4.1三維地質(zhì)建模。在本工程中，地質(zhì)、地形是工程設計的載體，而三維地質(zhì)建模則是實現(xiàn)水工建筑結(jié)構(gòu)三維可視化設計的前提和基礎。該模型主要是由地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)面、地質(zhì)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(zhì)結(jié)構(gòu)面采用的是NURBS工具（非均勻有理B樣條）及相關(guān)算法描述幾何結(jié)構(gòu)面，如斷層等等；地質(zhì)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(guān)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(gòu)成，洞室的斷面是建立幾何模型時重要的參數(shù)之一，結(jié)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(shù)。該技術(shù)又被稱之為計算機協(xié)同設計技術(shù)，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(guān)鍵之所在，它通過分布式結(jié)構(gòu)，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(zhì)量的設計成果。

結(jié)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(shù)，不但能夠縮短設計周期，而且還能提高設計質(zhì)量，有助于工程項目整體質(zhì)量的提升。本文結(jié)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(zhì)量提供了保障。

參考文獻

[1]劉杰，李明超.基于三維地質(zhì)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(zhì)三維統(tǒng)一建模方法研究[J].中國科學-技術(shù)科學，2014（03）：55-57.

中圖分類號：TV222

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