簡析CAD技術優缺點及在水利工程設計中的應用

□李丹萍 □朱磊峰（永城市水利局）

0 引言

在計算機技術不發達的時候，水利工程設計制圖主要依賴人工，這種制圖方式常常不夠立體，特別是對局部的繪制存在缺陷，如果要修改還要花費大量的人力物力。隨著計算機技術的日益成熟，水利工程設計也進入了CAD繪制時代，進入信息時代；CAD技術為水利設計提供了各種各樣的便捷方式，在保證工程質量的同時還大大提高了工作效率。

1 CAD技術概況

CAD即Computer Aided Design的縮寫，中文翻譯為計算機輔助設計，誕生于20世紀60年代，到80年代以后，由于計算機技術的迅猛發展和繪圖儀、激光打印機等外圍設備的發展，CAD技術取得了前所未有的進步，其功能愈發強大。

CAD技術主要是由交互技術、圖形變換技術、曲面造型和實體造型技術共同構成的，因其容易掌握、便于操作、利于二次開發等特點而受到了全球工程設計人士的廣泛青睞。CAD主要指的是通過使用計算機和其配套的圖形設備來協助設計人員開展設計工作。CAD軟件的種類有操作系統和編譯程序，這兩種是計算機自帶軟件，此外還有交互式圖形顯示軟件、CAD應用軟件和數據管理軟件等，這些是主要繪制軟件。隨著計算機軟件的發展，如今越來越多的行業都在運用CAD技術，水利工程設計就是其中之一。

2 CAD技術在水利工程設計中的優點

與人工繪圖方式相比，CAD技術具有以下明顯的特點：

2.1 使設計的前期工作變得更加便利

以前設計工作人員進行區域選址和測算往往需要大量的施工圖紙、測量器材等，這樣攜帶不便，勞動強度加大，并且易損壞精密貴重儀器。現在，采用CAD技術進行水利工程設計之后，設計工作人員只需要攜帶筆記本電腦以及便攜的現代化電子產品即可。這樣使得水利工程設計的前期準備工作變得簡單有效，降低了勞動強度。

2.2 CAD技術操作方便，出錯率低，圖面整潔

設計者使用人工繪圖的方式，需要幾支不同粗細的筆、直尺、三角尺等工具，不斷的進行更換，如果出現問題需要修改，也非常困難、麻煩，個別情況還需要重新設計，這樣操作起來不僅繁瑣，而且還增加勞動量，修改幾次后圖面不整潔。而CAD技術則不同，有統一標準的線型庫、字體庫，操作起來非常方便，只需要一個鼠標就可以繪圖了，如果你繪制錯了，CAD軟件中的UNDO功能可以幫你解決，只要點擊它返回到上一步就可以輕松解決。大大提升了設計人員的工作效率，整個設計下來圖面非常整潔。

2.3 提高設計圖紙的精確度

水利工程的建設相當復雜，其對設計圖紙的要求非常高，精確到毫米，而且任何一點計算上的紕漏都有可能影響工程質量。利用CAD技術繪制相關圖表時，軟件不僅能準確計算出原本需要設計人員實地測量出的有效數據，而且在繪制壩面曲線、低水位水庫曲線時遠遠比手繪的曲線更為精確。另外，CAD具備的圖解計算功能可以保證工程制圖的精確性。CAD將圖紙的精確度精確到毫米上，對水利制圖的設計非常有幫助，因此在水利設計方面發揮著重要作用。

2.4 提高設計的速度和工作效率

很多水利工程的工期緊，這就要求前期的設計工作必須高效迅速的完成。由于CAD中在繪制施工平面圖時所用到的命令按鈕非常少；如遇到許多圖形的計算，只需套用CAD中的自動求積模塊，可以快速的進行長度、周長、面積等的計算，只要繪圖正確，CAD就能夠在非常短的時間內完成有關計算。因此不僅提高了設計的速度，大大縮短了設計時間，還有助于提高工作效率。

2.5 數據信息的存儲方便安全

水利工程的設計往往會有大量的數據信息，這些數據信息的存儲很重要。如使用手繪的方式，大量的紙質文檔保存起來既消耗空間，查閱起來也不方便。利用CAD技術，數據信息能夠分類進行保存，并且不會占用太多空間。通常情況下，將設計的圖片、圖形等文件可以縮小保存在電腦的硬盤或者軟盤中，也可以存儲在優盤等可以存儲的存儲器上，這樣方便存儲，不僅節省很多空間，還方便查找，只需在計算機搜索查找即可。因此用CAD技術存儲數據信息是既安全又方便。

3 CAD技術在水利工程設計工作中的缺點

CAD技術雖然為水利工程設計帶來了方便，但在實際水利工程設計中仍舊存在一些不足之處和缺點，需要加以改進。

3.1 設計人員對CAD技術產生過分依賴，束縛設計思想

正是CAD技術為我們帶來的便捷，有可能會導致設計人員對其產生過分依賴心理。CAD軟件自身功能的局限性以及設計師對CAD軟件掌握的熟練程度，還有CAD引以為榮的復制、套用的高效手段和CAD的標準化、工業化使得設計作品千篇一律，水利工程設計工作對設計師所要求的創造性與發散思維性得到束縛，好的靈感、創意不能通過CAD表達出來，使得設計出來的作品缺少靈感、缺乏個性和人情味。

3.2 CAD技術不易進行升級、換代

CAD軟件的適用性不夠好，而且開發商受利益趨使，動輒將還沒研發完的軟件推向市場，導致系統使用過程中還是會發生偏差和失誤。通常一名設計師要用半年到一年的時間才能熟練掌握CAD軟件及電腦知識，可是在科技飛速發展的今天你學習的步伐永遠追不上電腦、外設、CAD軟件的更新、升級步伐；而且很多設計工作者們已經適應一代版本的操作流程和框架結構，不容易再接受或選擇使用升級、換代、改良之后的CAD技術。

3.3 CAD技術的不可靠性

在網絡信息空間，不可避免要受到計算機病毒的侵擾，同樣CAD技術使得設計師不得不面對計算機病毒。一旦受到病毒侵擾，設計師就不得不停止工作。另外，CAD軟件本身的更新升級，使得電腦資料的保存等存在一些不可靠性。

4 CAD技術在水利工程設計中的應用

CAD技術的優勢使得CAD可以在繪制曲線時比手工繪制更為精確，而且可以實現三維立體繪制，使得CAD技術在水利工程設計中得到廣泛的應用。

4.1 運用CAD技術繪制壩面曲線

運用傳統的手工繪圖技術在繪制曲線時，操作起來不容易，而且還有可能不夠精確。但用CAD技術繪制曲線時，可以很大地提高繪圖的效率。如：借助CAD繪制技術中繪制樣條曲線的Spline命令繪制溢流段壩面的曲線，然后再用EXCEL的表格處理技術進行處理，使圖片能夠完美的呈現出來。

4.2 運用CAD技術繪制水庫水位、庫容曲線

運用CAD技術可以繪制水庫水位和庫容曲線，與壩面曲線的繪制過程有相似的地方。先在EXCEL中輸入水位以及對應庫容的數據，之后可以得出庫容差值的計算結果，根據相關表格再將其轉換為坐標得出各坐標點的水位差。把各個坐標點的水位差在同一時間放大，放大的倍數是5倍，這樣做能夠保證繪制出來的曲線美觀并且具有很高的辨識性。再運用CAD執行定義用戶坐標的UCS命令，待坐標點重新定位以后便可以執行Spline命令，按回車鍵即可完成對水庫水位／庫容曲線的繪制工作。

4.3 運用CAD進行三維立體渲染

人工繪制出的效果圖基本上都是平面的，而CAD技術不單單能夠繪制出立體圖，還具有強大的三維建筑物型繪制功能。所以在進行水利工程設計的時候，可以運用CAD進行三維效果圖的繪制，而后通過添加合適的材質，篩選光源、陰影，添加配圖和背景等方式對三維效果圖進行渲染，使設計圖更加鮮活生動，更加接近真實的效果。在渲染好的水利工程三維效果圖中，其視覺觀賞性很高，而且設計人員還能夠對建筑物的動態效果、剖切斷面、建筑物的美觀程度、工程量和造價的高低有著直觀的認識，再對其進行觀測，有助于發現方案中的不足之處，方便改進。

5 結語

隨著計算機技術的不斷發展，CAD技術被廣泛地運用到了水利工程設計之中。通過運用CAD強大的功能可以很好地協助水利工程設計人員更加準確、快速地進行繪圖，CAD技術不僅能夠打破傳統設計方法的局限，而且能夠優化設計方法，提高設計圖紙的精確性，進而可以提高水利工程的建設質量。

[1]向杰．關于CAD技術在水利工程設計中的作用[J]．河南科技，2014(8)．

[2]唐福存，周金所．有關CAD技術在水利工程設計中的實際應用方法研究[J]．新材料新裝飾，2014(5)．

[3]李久明．水利水電工程設計中三維CAD的應用[J]．建筑工程技術與設計，2014(2)．

[4]張字福，張珍．CAD技術在工程設計中的應用[J]．農家參謀·種業大觀，2014(4)．

[5]賴慧明．CAD技術在水利工程設計中的應用[J]．中國新技術新產品，2013(16)．