水利水电工程项目设计三维技术的应用及实践

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摘要：水利水电工程是国家重要的基础设施之一，其质量优劣关系重大。为进一步提升水利水电工程项目的整体质量，应当做好工程项目的设计工作。因此，可在工程设计阶段合理应用三维技术。基于此点，本文首先简要分析了三维技术的应用优势，并在此基础上依托工程实例，对三维技术在水利水电工程项目设计阶段的应用实践进行论述。

关键词：水利水电；设计；三维技术

1三维技术的应用优势

在现代工程领域中，三维技术是一项非常先进的设计技术，其能够依托工程的具体情况，直观地展示出设计者对工程的设计理念，该技术的出现使设计人员不再需要在二维图纸与三维形态间的转换上浪费时间，也不需要对设计中的细节缺陷进行弥补，这是因为三维技术可以准确反映出设计成果的各种基本属性，如材质、形态、规格、尺寸、色泽等等，工程的实体模型不但可直接在计算机上显示出来，而且还能生成二维工程图纸，这极大程度地缩短了设计周期。同时，三维技术的应用还能够提升设计水平。由于水利水电工程的规模较大，设计任务较多，所以仅凭别一名设计人员很难在短时间内完成，必须由专业的团队通力合作才能完成设计任务。三维技术中协同设计及通信技术的应用，能够简化设计过程，并且还能防止信息重复输入等错误的发生，从而确保了设计质量。除此之外，三维技术还能直观、形象地将各类水工建筑物的主要参数以实体模型进行表达，保证了设计的正确性，避免了设计漏洞、矛盾冲突等问题的出现。在工程三维模型的基础上，对工程方案的调整更加快速、灵活，减少了设计失误，提高了设计效率，经济效益也随之显著提升。

2三维技术在水利水电工程项目设

计阶段的应用实践为了便于研究，本文以某水利水电工程项目实例为依托，对三维技术在该工程设计阶段的具体应用进行论述。

2.1工程简介

渔洞峡水库工程是贵州省贵阳市的重点水利基础设施之一，该工程位于贵阳市的乌当区内，地处鱼洞河上，与东风镇的距离约为3km左右。水库大坝以上的集水面积为118k㎡，工程的主要任务是以城市生活和工业供水为主，兼具灌溉、饮用等功能，库容量为1860万m3，正常蓄水水位1075m。本工程建设的具体内容如下：水源工程、引水工程、金水厂、配水工程等等。其中水源工程由主坝、副坝、溢洪道等结构组成；引水工程由发电厂房、泄水槽、引水钢管、引水洞以及尾水池等组成；净水厂的处理能力为10万t/d；配水工程由高位水池和配水管线组成。本工程属于中型水利工程，主要、次要和临时建筑物的级别分别为3、4、5级。

2.2设计思路

对于水利水电工程项目而言，其设计与水文、地质、地形等自然条件有着非常密切的关联，应用三维技术进行工程设计的前提是构建三维地质模型。鉴于此，本文以三维数字化地质模型作为基础，设计开发了一套功能完善、操作简单、实用性强的水利水电工程三维一体化系统，并建立了各专业共享的数据库，这对于工程项目整体设计水平的提升具有重要意义。

2.3系统设计

结合渔洞峡水库工程的实际情况，采用VC++、OpenGL和VisualGeo作为开发平台，提出系统的模块化设计方案，具体如图1所示。由图1可知，本文所提出的系统是由四个主要的功能模块构成，四个模块具有不同的分工，彼此之间的关系十分密切，采取这种设计方法有利于程序的实现。

2.4关键技术

2.4.1三维地质建模。在本工程中，地质、地形是工程设计的载体，而三维地质建模则是实现水工建筑结构三维可视化设计的前提和基础。该模型主要是由地形、地质结构面、地质体三部分组成，其中地形建模采用的是不规则三角网模型；地质结构面采用的是NURBS工具（非均匀有理B样条）及相关算法描述几何结构面，如断层等等；地质体模型则是通过图形布尔切割运算进行建立。2.4.2水工建筑三维快速建模。本工程的主坝为拱坝形式，可直接按照描述其体形的相关函数或是曲线方程与控制点坐标，生成三维几何模型。地下建筑通常都是由洞室构成，洞室的断面是建立几何模型时重要的参数之一，结合控制坐标，并运用路径扫描法，便可以快速进行洞室三维建模；坝顶溢洪道等开挖面，可以采用线性插值法形成的NURBS曲面，获得三维模型。2.4.3协同技术。该技术又被称之为计算机协同设计技术，协同CAD是重要的应用之一，其以共享的设计环境为核心，能够使设计工作协同进行。共享设计模型的建立是协同CAD的关键之所在，它通过分布式结构，可以实现图形共享，并使不同领域的专家协同作业，由此可获得高质量的设计成果。

综上所述，在水利水电工程项目的设计阶段合理运用三维技术，不但能够缩短设计周期，而且还能提高设计质量，有助于工程项目整体质量的提升。本文结合工程实例，提出了三维一体化系统，通过该系统在工程的应用，为工程质量提供了保障。

作者:帅 刚 单位:贵阳筑水水利产业发展有限公司

参考文献

[1]刘杰，李明超.基于三维地质模型的大型地下洞室群布置优化研究[J].水利学报，2013（11）：60-62.

[2]钟登华，李明超，刘杰.水利水电工程地质三维统一建模方法研究[J].中国科学-技术科学，2014（03）：55-57.