水利水電工程中三維勘測設(shè)計技術(shù)的實踐探討

吳 軒

(江西贛禹工程建設(shè)有限公司，南昌 330038)

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水利水電工程中三維勘測設(shè)計技術(shù)的實踐探討

吳 軒

(江西贛禹工程建設(shè)有限公司，南昌 330038)

工程勘測是水利水電工程建設(shè)中一項必不可少的工作，可以為施工圖紙的設(shè)計以及施工方案的制定提供可靠依據(jù)?；谒姽こ探ㄔO(shè)發(fā)展需求，傳統(tǒng)的平面勘測設(shè)計方式已經(jīng)變得不適用，所以必須應用三維技術(shù)，實現(xiàn)水利水電工程立體勘測設(shè)計，更加全面、詳細的將整體工程情況展現(xiàn)出來，對工程施工起到更好的指導作用。文章分析了水利水電工程中三維勘測設(shè)計技術(shù)的特點及優(yōu)勢，結(jié)合具體的技術(shù)要點，對三維勘測設(shè)計技術(shù)的實踐應有進行了分析，具有一定的參考價值。

水利水電工程；三維勘測設(shè)計；技術(shù)要點；實踐應用

1 水利水電工程中三維勘測設(shè)計技術(shù)的應用優(yōu)勢及重要意義

水利水電工程中的三維勘測設(shè)計技術(shù)，與傳統(tǒng)的二維設(shè)計技術(shù)相比，有著眾多的應用優(yōu)勢。首先，可以將工程的平面勘測設(shè)計圖轉(zhuǎn)化為立體模型，使工程構(gòu)建組成以及構(gòu)建關(guān)系更加明確、清晰，能夠展示出水利水電工程的全貌情況。其次，工程的三維模型具有較強的靈活性，能夠根據(jù)結(jié)果反饋對模型進行調(diào)整，模擬工程實際情況，進而做出正確的工程決策，確保工程方案變更的科學性及可行性。并且，在三維勘測設(shè)計技術(shù)中，還能夠?qū)δＰ瓦M行上色和渲染，能夠通過色彩的不同，快速、準確的辨別工程構(gòu)件，使工程設(shè)計圖更加直觀化、形象化。

三維勘測設(shè)計技術(shù)提高了水利水電工程設(shè)計圖的精準度，有助于提升工程的整體設(shè)計水平，促進我國水利水電事業(yè)的良好發(fā)展。其次，利用三維軟件和計算機技術(shù)，可以減輕設(shè)計人員的工作任務量，并避免出現(xiàn)人為設(shè)計失誤現(xiàn)象，有助于提升水利水電工程設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率。另外，在應用三維勘測設(shè)計技術(shù)的時候，需要不同設(shè)計人員的相互合作，可以結(jié)合計算機技術(shù)實現(xiàn)工程信息及資料共享，可以提高水利水電工程設(shè)計隊伍的綜合素質(zhì)。這些都是水利水電工程中三維勘測設(shè)計技術(shù)的應用的重要意義[1]。

2 水利水電工程中三維勘測設(shè)計技術(shù)要點

要想充分發(fā)揮三維勘測設(shè)計技術(shù)在水利水電工程中的應用優(yōu)勢，首先就需要明確其技術(shù)要點，并加以科學應用。

2.1 模型參數(shù)化設(shè)計

在對水利水電工程進行二維勘測設(shè)計時，工程構(gòu)件都是用固定尺寸的集合來表示的，當完成一個工程構(gòu)件設(shè)計之后，需要將這些尺寸幾何進行刪除，然后再重新組合用來表示不同工程構(gòu)件，這種工程構(gòu)件表示方法缺乏靈活性，并且還會耗費大量的時間和精力。在三維勘測設(shè)計技術(shù)中融入交互式軟件，可以根據(jù)工程構(gòu)件的實際情況，在零部件設(shè)計環(huán)境及拓撲圖不發(fā)生變化的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程構(gòu)件尺寸參數(shù)變化以及所對應的關(guān)系式，三維軟件可以對原有模型尺寸大小進行修改，并生成新的工程構(gòu)件模型。

2.2 模板化設(shè)計

在進行水利水電三維勘測設(shè)計時，可以使用CATIA軟件，以工程構(gòu)件的特點及用途為分類標準，創(chuàng)建多種類型的設(shè)計模板。在繪制工程模型及圖紙的時候，只需要輸入相應的幾何參數(shù)，模板便會根據(jù)預先設(shè)定的運行程序，以標準參數(shù)為參考進行自主計算，進而完成對幾何參數(shù)的修改。所創(chuàng)建的設(shè)計模板不僅包括三維模型，還包括二維平面圖，能夠在短時間完成重復設(shè)計，提高了工程設(shè)計效率[2]。

2.3 骨架設(shè)計

骨架設(shè)計又叫做主元線框設(shè)計，其概念是將總工程劃分為多個項目，繪制出整體施工流程和工程框架結(jié)構(gòu)，然后對不同施工階段中影響施工項目的主要因素進行分別控制，進而實現(xiàn)對整個工程的全面控制。在設(shè)計水利水電工程骨架結(jié)構(gòu)時，首先應該從最高層面開始，向下逐級延伸出多個子骨架，形成樹干狀設(shè)計結(jié)構(gòu)，對工程中的各個關(guān)鍵點和基準點進行準確定位和布置，并定義工程構(gòu)建的重要尺寸[3]。通過對水利水電工程進行骨架設(shè)計，能夠更加清晰、直觀、準確的將工程項目之間的邏輯關(guān)系表示出來，整體工程框架結(jié)構(gòu)就會變得更加明了，可以為設(shè)計人員提供更加可靠的設(shè)計資料，調(diào)整設(shè)計方案也會變得更加方便。

2.4 協(xié)同設(shè)計

水利水電工程屬于大型工程項目，需要不同設(shè)計人員的協(xié)同配合下才能完成整體項目的勘測設(shè)計。傳統(tǒng)勘測設(shè)計方式很難實現(xiàn)信息共享，需要設(shè)計人員進行面對面的交流，設(shè)計效率較低。三維勘測設(shè)計技術(shù)中的協(xié)同設(shè)計，能夠利用網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)件數(shù)據(jù)庫，并借助通信技術(shù)實現(xiàn)信息的有效傳遞和共享，不同設(shè)計者即便是不進行面對面的交流，也可以獲取相同的水利水電工程數(shù)據(jù)，可以有效避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象，實現(xiàn)了不同技術(shù)領(lǐng)域和不同工程項目設(shè)計之間的有效連接，設(shè)計流程變得更加規(guī)范、清晰，工程設(shè)計效率得到了顯著提升。

3 水利水電工程中三維勘測設(shè)計技術(shù)的實踐分析

3.1 水利水電工程介紹

某地為緩解地區(qū)用水及用電緊張現(xiàn)象，打算新建水利水電工程。該水利水電工程等級為Ⅰ等大(1)工程，預期投入使用后水庫容量為22.53億m3。經(jīng)過對工程地點的環(huán)境因素進行綜合分析，決定采用碾壓混凝土重力壩形式，水壩總長度為1157m，最高處為188m，經(jīng)計算后，得到所需混凝土總量以及開挖總量大約為980萬m3和2250萬m3。

3.2 水利水電工程模型的構(gòu)建

在利用三維三維勘測設(shè)計技術(shù)構(gòu)建水利水電工程模型的時候，需要從地質(zhì)模型、水工結(jié)構(gòu)模型兩方面進行考慮。本工程中地質(zhì)建模所用軟件主要有GOCAD和CATIA，通過將地形數(shù)據(jù)、地質(zhì)平面圖數(shù)據(jù)、鉆孔和平洞數(shù)據(jù)等導入到軟件中，可以根據(jù)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，自動繪制出工程地質(zhì)平面圖以及剖面圖，并得到較為準確的開挖工程量。在構(gòu)建水工結(jié)構(gòu)模型時，主要使用CATIA軟件，利用骨架設(shè)計技術(shù)將總工程分解為不同項目，比如重力壩可以分解成為連接壩段、溢流壩段、非溢流壩段等，利用結(jié)構(gòu)草圖和關(guān)鍵性的參數(shù)及公式，通過逐個項目實現(xiàn)對整個工程的控制，進而完成水工結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建。

3.3 水利水電工程模型的計算和仿真

在完成水利水電工程三維模型的構(gòu)建之后，可以以三維模型為重要依據(jù)，借助專業(yè)測量工具對工程所需混凝土總量、開挖量及填方量進行計算并進行核對，得出較為準確的工程量數(shù)據(jù)。同時，還可以將ABAQUS軟件與CATIA軟件進行有效連接，對水利水電工程結(jié)構(gòu)的載荷能力及抗震能力進行計算分析，評估工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及抗震性能。并且，在計算工程模型的時候，還要結(jié)合二維設(shè)計圖紙進行全面分析，確保圖紙的企業(yè)標準化。除此之外，該水利水電工程中還應用了3D-Max軟件，對工程模型進行渲染，并采用三維動畫仿真技術(shù)對實際工程情況進行了模擬，驗證了工程方案的科學性及可行性。

4 結(jié) 語

將三維勘測設(shè)計技術(shù)應用與水利水電工程中，可以得到更加全面、準確的工程數(shù)據(jù)，能夠使用三維模型將工程構(gòu)件及工程項目之間的邏輯關(guān)系更加清晰的呈現(xiàn)出來，已經(jīng)成為水利水電工程設(shè)計的必然發(fā)展趨勢。通過了解并掌握三維勘測設(shè)計技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，將其科學應用于水利水電工程中，可以有效提高工程設(shè)計水平及設(shè)計質(zhì)量。

[1]萬云輝,李小帥,錢富運.三維勘測設(shè)計技術(shù)在水利水電工程中的應用研究[J].長江科學院院報,2015(07):137-142.

[2]韋光林.三維CAD技術(shù)在水利水電工程設(shè)計中的應用[J].水利規(guī)劃與設(shè)計,2015(09):102-104.

[3]馬晉波.水利水電工程項目設(shè)計階段三維技術(shù)的應用及實踐意義探尋[J].工程技術(shù):全文版,2016(02):227.

1007-7596(2017)04-0112-02

2017-03-06

吳軒 (1988-)，男，江西贛禹人，助理工程師，研究方向為水利水電工程中三維勘測設(shè)計技術(shù)。

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