水利水電工程項目設計階段三維技術的應用及實踐意義探尋

帥 剛（貴陽筑水水利產業發展有限公司，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的應用及實踐意義探尋

帥 剛
（貴陽筑水水利產業發展有限公司，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，其質量優劣關系重大。為進一步提升水利水電工程項目的整體質量，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?；诖它c，本文首先簡要分析了三維技術的應用優勢，并在此基礎上依托工程實例，對三維技術在水利水電工程項目設計階段的應用實踐進行論述。

關鍵詞：水利水電；設計；三維技術

1　三維技術的應用優勢

在現代工程領域中，三維技術是一項非常先進的設計技術，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，該技術的出現使設計人員不再需要在二維圖紙與三維形態間的轉換上浪費時間，也不需要對設計中的細節缺陷進行彌補，這是因為三維技術可以準確反映出設計成果的各種基本屬性，如材質、形態、規格、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，三維技術的應用還能夠提升設計水平。由于水利水電工程的規模較大，設計任務較多，所以僅憑別一名設計人員很難在短時間內完成，必須由專業的團隊通力合作才能完成設計任務。三維技術中協同設計及通信技術的應用，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生，從而確保了設計質量。除此之外，三維技術還能直觀、形象地將各類水工建筑物的主要參數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。在工程三維模型的基礎上，對工程方案的調整更加快速、靈活，減少了設計失誤，提高了設計效率，經濟效益也隨之顯著提升。

2　三維技術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內，地處魚洞河上，與東風鎮的距離約為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、溢洪道等結構組成；引水工程由發電廠房、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、地形等自然條件有著非常密切的關聯，應用三維技術進行工程設計的前提是構建三維地質模型。鑒于此，本文以三維數字化地質模型作為基礎，設計開發了一套功能完善、操作簡單、實用性強的水利水電工程三維一體化系統，并建立了各專業共享的數據庫，這對于工程項目整體設計水平的提升具有重要意義。

2.3系統設計

結合漁洞峽水庫工程的實際情況，采用VC++、OpenGL和Visual Geo作為開發平臺，提出系統的模塊化設計方案，具體如圖1所示。

由圖1可知，本文所提出的系統是由四個主要的功能模塊構成，四個模塊具有不同的分工，彼此之間的關系十分密切，采取這種設計方法有利于程序的實現。

2.4關鍵技術

2.4.1三維地質建模。在本工程中，地質、地形是工程設計的載體，而三維地質建模則是實現水工建筑結構三維可視化設計的前提和基礎。該模型主要是由地形、地質結構面、地質體三部分組成，其中地形建模采用的是不規則三角網模型；地質結構面采用的是NURBS工具（非均勻有理B樣條）及相關算法描述幾何結構面，如斷層等等；地質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函數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成，洞室的斷面是建立幾何模型時重要的參數之一，結合控制坐標，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　系統模塊化設計方案示意圖

2.4.3協同技術。該技術又被稱之為計算機協同設計技術，協同CAD是重要的應用之一，其以共享的設計環境為核心，能夠使設計工作協同進行。共享設計模型的建立是協同CAD的關鍵之所在，它通過分布式結構，可以實現圖形共享，并使不同領域的專家協同作業，由此可獲得高質量的設計成果。

結語

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，不但能夠縮短設計周期，而且還能提高設計質量，有助于工程項目整體質量的提升。本文結合工程實例，提出了三維一體化系統，通過該系統在工程的應用，為工程質量提供了保障。

參考文獻

[1]劉杰，李明超.基于三維地質模型的大型地下洞室群布置優化研究[J].水利學報，2013（11）：60-62.

[2]鐘登華，李明超，劉杰.水利水電工程地質三維統一建模方法研究[J].中國科學-技術科學，2014（03）：55-57.

中圖分類號：TV222

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