淺談“ZDM”輔助設(shè)計軟件在黃河下游防洪工程設(shè)計中的應(yīng)用

司曉磊　劉瑋　張振宇

【摘 要】隨著黃河下游防洪工程建設(shè)如火如荼的開展，“ZDM”輔助設(shè)計軟件為壩、垛、護(hù)岸、險工等河道整治工程，以及堤防工程設(shè)計提供了良好的借鑒和幫助，是對CAD制圖軟件很好的補充和發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】ZDM軟件；河道整治工程；推廣應(yīng)用

中圖分類號： TV67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）29-0106-002

【Abstract】With the flood control project construction in the lower reaches of the Yellow River carried out in full swing， “ZDM” aided design software provides a good reference and help for the dam rehabilitation， dredging， revetment and other river courses and dike engineering design， CAD software Good supplement and development.

【Key words】ZDM software； River regulation project； Popularization and application

1 “ZDM”設(shè)計軟件分析

“ZDM”是一個由水利水電設(shè)計人員，在AutoCAD平臺上開發(fā)出來的CAD輔助設(shè)計軟件。內(nèi)容包括水利水電設(shè)計的各個專業(yè)。軟件采用分布組件工具集方式，各種工具俯首可得。

ZDM軟件可用于AutoCAD2004到AutoCAD2016各個版本，軟件由以下模塊組成：

（1）AutoCAD繪制、編輯、計算統(tǒng)計、文字處理擴展功能及工程常用圖形繪制。

（2）鋼筋圖軟件包（鋼筋繪制、標(biāo)注、自動生成鋼筋表材料表、圖、表關(guān)聯(lián)修改）。

（3）斷面法開挖計算（樁號設(shè)置、地形圖切剖面、縱橫斷面自動生成、分類計算斷面面積，統(tǒng)計工程量）。斷面放坡法開挖計算（直接在平面地形圖上生成坡腳線，計算工程量）。

（4）三維實體開挖計算軟件包（生成三維實體地形，挖、填實體，計算開挖）。

（5）土地平整，土方計算（可計算平整為階梯形、坡面的土方量）。

（6）自動生成水電工程常用管道附件展開圖、通過相貫線生成任意岔管展開圖。

（7）溢流堰曲線自動生成、渡槽計算、庫容計算、河道斷面數(shù)據(jù)提取。

（8）施工橫道圖繪制、施工強度曲線、人工曲線自動生成軟件包。

（9）建筑規(guī)劃軟件包（建筑平立面圖繪制，寫坐標(biāo)自動生成坐標(biāo)表、面積長度分類計算統(tǒng)計）。

（10）渠道、管線、堤防、河道設(shè)計工具軟件包。

（11）管網(wǎng)水力計算軟件包。

（12）管道軟件包（管道單、雙線圖、管道附件繪制、材料統(tǒng)計，自動生成材料表、）。

（13）電氣軟件包（常用電氣接線圖、設(shè)備繪制、端子圖自動生成）。

2 應(yīng)用項目背景

黃河下游防洪工程本期建設(shè)任務(wù)是以建設(shè)黃河下游標(biāo)準(zhǔn)化堤防和開展游蕩性河段河道整治為重點，通過堤防加固、險工改建加固，以及完善河道整治等工程措施，提高黃河下游防洪能力，保障人民生命財產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。

黃河下游河道整治工程主要由險工和控導(dǎo)工程組成，本次軟件主要應(yīng)用于作為河道整治工程的重要組成部分的控導(dǎo)工程，其主要作用是控導(dǎo)主流，減小河勢變化范圍，減小“橫河”、“斜河”直沖大堤，進(jìn)而對大堤造成重大危害。本期控導(dǎo)工程設(shè)計包括新續(xù)建工程34處，工程長度18.302km，加固工程14處，改建加固壩垛261道。該期控導(dǎo)工程實施完工后，將會調(diào)整不利河勢，穩(wěn)定主流，提高與險工聯(lián)合控制河勢的能力，增強壩垛、護(hù)岸的工程強度和穩(wěn)定性，改善抵御洪水沖刷的能力，保障堤防工程安全。

3 設(shè)計周期的要求及傳統(tǒng)設(shè)計方法及工具存在的問題

3.1 設(shè)計周期的要求

黃河下游防洪工程前期為黃河下游“十三五”防洪工程，為盡快爭取中央172項重大水利工程投資，在可行性研究報送水利部、發(fā)改委審查過程中，初步設(shè)計即開始實施，所以時間緊、任務(wù)重、設(shè)計精度要求高。在初步設(shè)計階段，成果要求在工程位置、施工場地布置、斷面設(shè)計、工程量計算等幾個方面，達(dá)到施工詳圖的設(shè)計精度。以控導(dǎo)工程詳圖設(shè)計為例，設(shè)計過程中面臨著設(shè)計斷面多，地形起伏變化復(fù)雜，工程計算量大，校核難度高等特點。單純過往的依托CAD設(shè)計軟件屬性功能輔助設(shè)計，畫圖軟件加手算的方式，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)前日益復(fù)雜繁重的設(shè)計任務(wù)。

3.2 傳統(tǒng)設(shè)計方法及工具存在的問題

具體到34處新續(xù)建的控導(dǎo)工程，其中的單位工程設(shè)計通常還包括如下幾個設(shè)計難點：

（1）通過CAD軟件命令屬性點擊封閉斷面面積，對話框中得到面積但無法反映到電子版圖中，只能記錄在excel表格中，不便于事后校核；校核時還需要重新用多段線命令封閉點取，重復(fù)首次統(tǒng)計計算過程，降低了工作效率；

（2）CAD軟件無法實現(xiàn)不規(guī)則斷面尋找形心，需通過計算，然而這樣計算量較大、易出錯，相應(yīng)增加了校核的工作量，大大增加了設(shè)計成果完成時間。

（3）利用傳統(tǒng)CAD軟件，通過點坐標(biāo)命令得到特征控制點坐標(biāo)，往往在對話框中反映，需要復(fù)制、粘貼到excel表格或電子版圖中，這樣通常需要幾步命令操作，時間長、效率低、坐標(biāo)位數(shù)多易出錯；

（4）總體布置圖圖幅較大，工程起始至終止延伸較長，想要設(shè)計成平面布置圖，往往需要先旋轉(zhuǎn)成正視圖，然后裁剪、套取圖框，需要的操作命令多且復(fù)雜，如果出圖量較大，耗費時間會較長，會嚴(yán)重拖延設(shè)計進(jìn)度。endprint

4 “ZDM”設(shè)計軟件運用后的優(yōu)越性

（1）運用軟件后，各種斷面面積、形心坐標(biāo)位置、形心距軸線平距通過一兩個命令的簡便操作，便可反映在圖上、直觀一目了然，不僅提高設(shè)計人員的計算速度、準(zhǔn)確度，更大大減輕了成果完成后繁重的校核工作量；

（2）運用軟件后，通過命令可以敏感的捕捉到特征點控制坐標(biāo)，并且可以自工程起始樁號至工程終止樁號依次編號，后臺記錄存儲，待特征點捕捉完畢后一次性生成控制點坐標(biāo)表；可以說軟件的這一功能極大地改進(jìn)了以往手動記錄存儲、生成坐標(biāo)表格落后方式，既縮短了尋找特征點、記錄坐標(biāo)的時間，又降低了記錄時由于坐標(biāo)位數(shù)多發(fā)生錯誤的概率；

（3）運用軟件后，通過命令對工程總體布置圖可以批量旋轉(zhuǎn)成正視圖、然后裁剪、套取圖框直接生成工程平面位置圖，極大地提高了出圖速度和質(zhì)量，改進(jìn)了以往單純用CAD拼接、旋轉(zhuǎn)的落后方式。

“ZDM”輔助設(shè)計軟件針對傳統(tǒng)設(shè)計過程中面臨的具體問題，恰好解決了設(shè)計項目的質(zhì)量和進(jìn)度控制的難點，滿足了設(shè)計要求，達(dá)到了預(yù)期目的。

5 軟件推廣前景及效益分析

5.1 推廣前景

經(jīng)過工程測試，如果設(shè)計者只使用該軟件通用功能部分，綜合效率可提高50%；如果使用專業(yè)部分，綜合效率可提高10倍以上。在這個重視時間和效率的時代里，設(shè)計工具的改進(jìn)對整個行業(yè)的發(fā)展推動是巨大的，新技術(shù)、新工藝、新方法的使用以替代原有落后的生產(chǎn)方式無疑是一次技術(shù)革新。不斷的學(xué)習(xí)使用新工具、改進(jìn)工作效率和方法，與時俱進(jìn)是時代和生產(chǎn)力的發(fā)展對每一位生產(chǎn)者的要求，不斷創(chuàng)新、嘗試才能走在行業(yè)發(fā)展的前列。

隨著國家在“十三五”期間對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資和扶持力度的加大，尤其是在水利設(shè)施方面的傾斜，我們相信“ZDM”輔助設(shè)計軟件不僅會為今后的河道整治工程，以及堤防工程建設(shè)、險工改建工程等水利工程提供很好的借鑒和幫助，其為各專業(yè)提供的CAD輔助設(shè)計全套解決方案，還是對整個工程行業(yè)在設(shè)計、建造方面很好的補充和發(fā)展，其背后蘊藏著巨大的市場需求，具有十分廣闊的推廣前景。

5.2 效益分析

“ZDM”輔助設(shè)計軟件的應(yīng)用提高了設(shè)計質(zhì)量，其強大的功能為整個設(shè)計工作的圓滿完成提供了強有力的技術(shù)支撐，幾個基本的命令操作就可以生成計算所需要的數(shù)據(jù)要素，減少了斷面設(shè)計數(shù)據(jù)的手工計算量，降低了計算工程中發(fā)生錯誤的概率，每一項設(shè)計步驟、數(shù)據(jù)隨時可以循跡復(fù)審復(fù)查，方便了設(shè)計人員的校核和科室的內(nèi)部校審；大大縮短了設(shè)計周期，節(jié)約了設(shè)計成本，具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

項目設(shè)計周期的縮短在一定程度上大大縮短的工程建設(shè)周期，為后面緊接著的項目報審、工程招投標(biāo)、建設(shè)實施、工程試運行管理、交付使用都極大地爭取了時間，做好了充分的準(zhǔn)備。該工程實施完工后，不但能夠起到控導(dǎo)主流穩(wěn)定河勢的作用，而且在一定程度上提升了山東黃河這一游蕩性河段抵御洪水沖刷的能力，完善了防洪工程體系，具有十分明顯的社會效益。

6 結(jié)語

近幾年，“ZDM”輔助設(shè)計軟件的使用在水利行業(yè)設(shè)計領(lǐng)域?qū)乙姴货r，各大流域機構(gòu)水利設(shè)計院對其青睞有加。黃河下游防洪工程設(shè)計引入該輔助設(shè)計軟件正是利用其強大的輔助設(shè)計功能，既滿足了工程設(shè)計需要，又大大縮短設(shè)計工期，縮短了項目報審及工程建設(shè)周期，為爭取國家、中央對水利工程建設(shè)的投資爭取了時間，贏得了效益。從技術(shù)設(shè)計層面來說，該軟件的使用解決了CAD設(shè)計功能單一，依賴手工計算、校核的落后生產(chǎn)方式，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計目的，提高了產(chǎn)值效益。為今后其他水利工程工程設(shè)計工作提供了良好的借鑒，具有十分必要的推廣價值和指導(dǎo)意義。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]《堤防工程設(shè)計規(guī)范》，中國計劃出版社（GB50286-2013） 2012.12.

[5]《黃河下游防洪工程初步設(shè)計報告》（第四冊） 2015.11.

[6]《ZDM軟件用戶手冊》.endprint