水利工程建筑物結構設計的技術創新與實際應用

摘 要：水利工程建筑結構設計的傳統技術存在著很多的缺點，在這種情況之下，開發新型的水利工程建筑物結構設計技術已經成為了首要的任務。本文中，筆者就美國autodesk公司研制開發的AutoCAD技術進行淺析。CAD技術自從誕生以來，憑借著其易掌握、操作方便、能夠進行二次開發等優點受到了廣泛的關注和青睞。CAD技術對傳統的水利工程建筑結構設計進行了優化，可以大幅度的縮短設計方案所需要的時間，并且提升了方案的質量，防止出現碰、錯、漏等問題，并且它在一定程度上將死了水利工程建筑前期設計的成本。

關鍵詞：CAD技術；水利工程；應用

CAD技術的誕生為水利工程帶來了諸多的好處，我們首先要認識到CAD技術在水利工程建筑物結構設計中應用的優勢，然后了解CAD技術在水利工程建筑物結構設計中的應用方法，才能夠更加有效，準確的將CAD技術應用到實際當中去。

1 CAD技術在水利工程建筑物結構設計應用中的優勢

在CAD技術未被開發出來之前，設計人員一直采用的是水利工程建筑的傳統設計方式。這種設計方式有一個非常明顯的特點，就是設計人員必須要以手繪的方式來完成水利工程建筑物的結構設計。使用手繪設計方式有兩個致命的缺點，一是手繪所花費的時間較長，相對工作了較大，以致后續的很多工作都要推后，這就影響了整個工程的進度；二是手繪稿精度不夠，經常會由于失誤或者錯漏導致圖紙出現錯誤和設計疏漏，這也在一定程度上阻礙了工作的正常進行。和傳統的手工繪制相比，在設計中采用CAD技術，則具有以下顯著的優勢：

1.1 CAD使得前期的設計準備工作更加的便捷

在傳統的方式和技術下，設計人員在選址測算的時候必須要攜帶大量的專業測量工具、刻度尺、簽字筆、施工圖紙等等，這些工具一般攜帶起來并不方便，還增加了設計者前期勞動的強度。這樣會使設計者的測量進程緩慢，對測量所得數據的分析進程緩慢，大大浪費了時間。而采用了AutoCAD技術來進行水利工程建筑物結構設計之后，相應的工作人員只需要通過電腦就可以實現遠程操作，簡化了工程前期較多的準備工作，同時又能使測量的數據更加的精準，這是人工永遠也比不了的，使得工作更加的快捷方便，而且使設計人員的勞動強度大大降低，節省了體力來對設計方案進行優化。

1.2 水利工程的設計圖紙精度大大提高

計算機的計算能力和繪制圖紙能力是人類遠遠不及的，用計算機繪制圖紙來代替手工繪制可以大大提高圖紙的精度。傳統的技術中，通常幾個設計人員共同合作數月才能完成的設計，采用CAD技術只需要一個設計人員用上幾天甚至一天就可以全部完成，而且完成的圖紙在精準度，清晰程度上遠遠比人工繪制的圖紙更具有優越性。這樣既節省了時間，又提高了工作效率。和傳統的手工繪制相比，CAD技術可以非常精準的繪制低水位水庫曲線和壩面曲線等等，并且能夠設計出更為復雜的水利工程建筑結構。這便是CAD技術和人工繪圖相比所顯現出來的優勢。

1.3 簡化了修改補漏的操作，節省了大量時間

傳統的設計方法經常會出現錯誤和遺漏的地方，設計者從設計方案中找到這些錯誤，然后再對這些錯誤出現的原因進行分析，再進行研討，找出這些錯誤和遺漏的修改方式。而找到這些需要修改的地方非常的不容易，進行修改也是困難重重。但是采用了CAD技術之后，能夠實現非常快捷的修改優化的操作，計算機則可以在發現問題后迅速做出相應的修改，這就大大地節省了從發現問題到解決問題、制定出修改方案所花的時間，這就是計算機和人工相比最大的優勢，計算記得處理速度遠遠快于人類的大腦，這才能夠使得工作能夠快速進展，不浪費時間。

2 AutoCAD技術在水利工程設計中的實際應用

2.1 利用CAD技術繪制壩面曲線

CAD技術具有高度精準的特性，用它來繪制溢流段壩面曲線時，可以利用CAD繪制樣條曲線的命令，并且借助EXCEL表格處理數據的功能來完成。首先用EXCEL進行數據處理，再把數據轉化成坐標（具體轉換形式見表1），然后在CAD中執行命令，復制已經轉化好的曲線坐標，粘貼到CAD中的命令行最后按回車結束。這樣就完成了溢流壩面曲線的繪制工作。

2.2 繪制水庫水位和庫容關系曲線

根據已知水庫水位、庫容的數值，再利用CAD中表格的計算功能完成的曲線所需要的坐標點。具體的實現過程是：第一，在CAD中繪制表格，將水位和相對應的庫容輸入到表格之中。第二，應用表格的運算功能，計算出庫容值。第三，輸入先對坐標。第四，將各坐標點的水位差同時放大5被。因為水位和庫容的數值相差比較多，假若不對坐標進行調整，繪制出來的曲線不僅不美觀，而且也不利于日后的使用。調整時，只需要調整縱坐標比例因子，將水位差值放大相同的倍數，繪制出的水位與庫容關系曲線就比較美觀了，并且不影響使用。也可以應用標注中的坐標標注功能，非常迅速的標注出曲線上任意位置點處的相對于坐標原點的坐標值，這便是相對于死水位與庫容的水位差和庫容查。應注意，在調整縱坐標比例后繪制的曲線上，查詢的水位差值要除以擴大的倍數才是實際的水位差值。第五，在CAD中執行定義用戶坐標的UCS命令，將坐標的新坐標原點定義在死水位和四庫容對應的坐標點。第六，在CAD中執行繪制樣條曲線的命令，輸入調整比例后的坐標。第七，回車結束操作，完成水庫水位/庫容曲線的繪制，這樣繪制的曲線精準，查詢便捷。

2.3 借助CAD盡心三維立體渲染，對設計方案進行檢查

我們可以借助CAD進行三維立體渲染來檢驗設計方案。CAD擁有非常強大的三維建筑物形體繪制功能，我們依據預定的思路，首先將建筑物的三維立體效果圖繪制出來，然后對其進行渲染。渲染的內容主要包括添加合適的材質，篩選合適的光源和陰影等，并添加各種與之相適應的配圖或者背景等等，使其更加具有視覺觀賞性。在三維效果圖上，能夠查看建筑物不同方位的動態觀察效果，確定剖切建筑物的合適位置，觀看剖切的斷面。這樣，建筑物形態是否美觀、跟周圍環境是否協調、工程量的查詢、造價的高低等都可以得到檢驗。

綜上所述，在水利工程設計的過程中，使用CAD繪圖技術是將來發展的趨勢。加強探討CAD技術在水利工程設計中的應用具有重要的現實。在本文中，筆者闡述了CAD的技術優勢，并對其應用情況進行了探討，希望可以為有關人士提供有益的借鑒。

參考文獻

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