淺談水利水電工程中三維勘測設計技術的實踐分析

【摘要】在水利水電工程建設過程中，工程勘測是其中一項不可缺少的工作內(nèi)容，可以為施工圖紙及施工方案等制定可靠依據(jù)。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗，對水利水電工程中三維勘探設計技術要點進行總結，并從具體的水利水電工程介紹、水利水電工程模型構建、水利水電工程模型的計算和仿真、有限元分析四方面，論述了水利水電工程中三維勘測設計技術的實踐分析。

【關鍵詞】水利水電工程；三維勘測設計技術；模型構建

前言：

由于水利水電工程項目建設規(guī)模巨大，人們對勘探設計技術的要求也日漸提升，需要對各種專業(yè)進行不斷調試、修改和數(shù)據(jù)轉化。三維勘探設計技術的出現(xiàn)，促使設計工作變得更加直觀，將設計工作中存在的問題進行及時發(fā)現(xiàn)，避免對后續(xù)工程建設產(chǎn)生影響。在系統(tǒng)設計過程中，三維勘探設計技術會采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源，為工程協(xié)同并行設計提供有利條件。

1、水利水電工程中三維勘探設計技術要點

1.1模型參數(shù)化設計

在以往水利水電工程二維勘探設計過程中，對工程構件的選擇提出了一定要求，需要用固定尺寸的集合進行表示，當一個工程構件設計好之后，需要對其他尺寸幾何刪除，之后利用重新組合對不同工程構件進行表示，但這種工程構件的表示形式不夠靈活，還會耗損大量的人力物力。當三維勘探設計技術出現(xiàn)之后，很多交互式軟件得以融入，此時，工作人員便可以根據(jù)各種工程構件的實際情況，在零部件設計環(huán)境不變的情況下，根據(jù)參數(shù)變化得到各種對應關系。另外，三維軟件可以對模型尺寸大小進行進一步修改，并對新的工程構件模型進行生成。

1.2模板化設計

在進行水利水電三維勘探設計過程中，可對CATIA軟件進行合理應用，還可以根據(jù)工程構件的特點和用途對分類標準進行制定，建立起更多的設計模板。在工程模型及圖紙的繪制過程中，由于三維勘探設計技術的應用，人們只需要對幾何參數(shù)進行輸入，此時模板便會根據(jù)預先設定好的運行程序，以標準參數(shù)為主進行自主運算，進而對幾何參數(shù)進行合理修改。整體來看，此時的設計模板不僅包含了三維模型，其中也會設計一些二維平面圖，促使重復設計工作在短時間之內(nèi)完成，從而實現(xiàn)工程設計效率的有效提升。

2、水利水電工程中三維勘測設計技術的實踐分析

2.1水利水電工程介紹

為了緩解某地區(qū)的用水緊張現(xiàn)象，該地區(qū)政府打算興建一個水利水電工程。該水利水電工程的等級為I級，預計在投入使用之后，水庫容量將會達到22.53億m3。經(jīng)過工作人員對工程地點和環(huán)境因素的綜合性分析，以碾壓混凝土重力壩施工形式為主，該水壩的總體建設長度為1157m，最高點的高度為188m，經(jīng)過詳細的計算之后，該項工程所需要進行的混凝土總量及土方挖掘量分別是980萬m3和2250萬m3。

2.2水利水電工程模型的構建

在水利水電工程模型設計過程中，可利用三維勘測設計技術，從地質模型、水工結構模型兩方面進行全面考慮。在該工程中，地質建模的主要應用軟件為GOCAD和CATIA，從而將地形數(shù)據(jù)、平面圖數(shù)據(jù)和平洞數(shù)據(jù)等輸入到軟件之中。另外，還可以在數(shù)據(jù)之間找尋關聯(lián)性，對工程地質平面圖進行自動繪制，最終得到整個工程的剖面圖，并對開挖工程量進行準確計算。在水工結構模型構建過程中，主要利用的軟件為CATIA，還可以將骨架設計技術應用其中，將總工程進行分解，站在不同項目角度對其進行構建。例如，在重力壩建設時，工作人員可以利用上述方式，將重力壩分解成連接壩、溢流壩段和非溢流壩段等，并與結構草圖和關鍵參數(shù)公式相結合，從而實現(xiàn)對整個工程項目的合理控制，最終完成水工結構模型的構建。

2.3水利水電工程模型的計算和仿真

在水利水電工程三維模型構建完成之后，可以將最終的三維模型當做整個工程建設的依據(jù)，借助于專業(yè)的測量工具對混凝土總使用量、土方挖掘數(shù)量和填方量進行計算，之后開展有效的核對工作，為工程量數(shù)據(jù)的準確獲得提供基礎條件。與此同時，還可以對水電工程結構中的荷載能力和抗震能力進行有效計算，從而完成對工程結構的穩(wěn)定性評估，為后續(xù)工程的合理使用提供基礎條件。另外，在工程模型計算過程中，還需要用到二維設計圖紙，以此來保證分析工作的全面開展和企業(yè)的標準化運行。另外，為了提升該水利工程的實用價值，建設人員在工程建設過程中還應用了3D-Max軟件，對工程模型進行進一步渲染，另外，還采用了三維動畫仿真技術對實際工程情況進行了有效模擬，從而對工程方案的科學系和可行性進行有效驗證。

2.4有限元分析

在CATIA軟件設計過程中，融合了CAD、CAM、CAE三種圖像設計軟件，為了賦予該軟件更加強大的功能，降低操作步驟的復雜程度，該工程設計人員加強了對工程分析模塊的設計。在實際工程中，利用Analysis模塊，即使操作人員并不是十分專業(yè)，也可以對工程設計進行初步分析，從而得到精確的驗證報告。在Analysis有限元分析過程中，不但可以對水利水電工程中的單個元件進行分析，如GPS等，還可以對相關模塊進行擴展分析。由于專業(yè)不同，CATIA軟件中的Analysis功能也會實現(xiàn)劃分，為工程建設提供基礎。

總結：

綜上所述，將三維勘測設計技術應用到水利水電工程之中，可確保工程數(shù)據(jù)更加全面和精準，并將工程構件和工程項目之間的邏輯關系進行有效呈現(xiàn)，這也成為了水利水電工程設計的主要發(fā)展趨勢。通過三維勘探設計技術中關鍵技術的掌握情況，可提升其在水利水電工程應用的科學系，從而保證工程設計質量不受到影響。

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