渠道設計中Autodesk Civil3D技術的應用

易 平，駱秀萍

(新疆兵團勘測設計院(集團)有限責任公司，烏魯木齊 830000)

渠道設計中Autodesk Civil3D技術的應用

易 平，駱秀萍

(新疆兵團勘測設計院(集團)有限責任公司，烏魯木齊 830000)

文章旨在通過對實際工程中渠道設計實例的介紹，對如何運用Civil 3D軟件，生成地形曲面、渠道斷面線繪制、創建斷面裝配、生成三維渠道圖形等進行敘述。針對新建渠道進行渠線比選時，可借鑒實例做法，制作簡單斷面裝配，生成渠道設計曲面，通過渲染效果圖觀察渠道沿線的開挖及填筑情況，通過工程量對比，快速確定推薦渠線。對推薦渠線細化設計時，再考慮對渠道斷面裝配優化，重新生成渠道曲面，分析體積報告，導出所需工程量數據。如此由淺到深、由簡到難，有利于提高工作效率。

渠道設計；AutoCAD Civil 3D；地形曲面；斷面裝配

0 引 言

在渠道工程設計中，經常遇到工程由于線路長、制約因素多，前期渠線比選、縱橫斷面設計、工程量計算，工作量大且繁瑣，文章旨在借助Civil 3D軟件，通過對渠道工程的實例設計說明，體現Civil 3D軟件在水工渠道設計應用中的快捷、方便及優越性，供廣大設計人員參考和探討。

1 工程簡介

青河縣阿葦灌區北干渠位于新疆阿勒泰地區青河縣阿葦灌區，全長21.4 km，北干渠起始端與阿葦輸水隧洞末端相接，末端至阿葦灌區西北部邊緣，控制灌溉面積1.03萬hm2，為灌區11條灌區管道供水，設計流量7.86-0.26m3/s。

文章實例選取北干渠其中一段，即樁號0+000—1+500段進行設計，該段渠道設計流量7.86m3/s，采用梯形斷面，坡比1∶1.5，現澆混凝土面板襯砌。渠道縱坡經踏勘選線后根據沿線地形確定；渠道底寬及渠深根據渠道水力計算確定。

2 Autodesk Civil 3D功能簡述

Civil 3D軟件是Autodesk公司近年來針對土木工程設計而開發的，提供了完全革新的解決方案，將AutoCAD軟件的繪圖功能與基于對象動態交互土木工程功能相集成的成圖軟件，現主要應用在土木工程設計領域，水利工程設計單位應用正在逐步推廣[1]。

其主要有以下優點：

1)對地形曲面的編輯、比對相當方便，使用對象查看器查看地形曲面非常直觀，成果匯報非常方便。

2)數據動態響應功能，避免了大量的繁瑣、重復勞動，極大的提高了工作效率。

3)線性工程進行多方案比較設計時，Civil 3D軟件非常方便。

4)操作環境為AutoCAD界面，可以更輕松、更高效地探索設計方案，完成項目，并提供高質量的設計成果[2]。

3 基于Civil 3D軟件的渠道設計

Civil 3D軟件中渠道設計的重點，在于建立工程區的數字地形模型(曲面)，之后根據地形選擇合理的渠線，針對渠線進行道路斷面線繪制，利用裝配工具進行渠道橫斷面設計，之后創立設計渠道的數字地形模型(曲面)，對渠道進行三維效果圖渲染，生成渠道縱、橫斷面圖，最后進行土方計算及提取工程量。

3.1 創建Civil 3D數字地形模型(曲面)

巨大的龍門塔吊在雨里立著，混凝土攪拌機也停了。爸爸萬念俱灰，爬上了八樓頂，在那個能看到河的位置，跳了下來。

在Civil 3D中建立曲面時，用戶需要首先創建一個曲面的對象，然后把源數據(測量點、等高線、DEM文件)添加到曲面定義中，就可以生成曲面。

實例利用已測地形圖創建地形曲面，地形圖精度1∶1000，取名原始地形，曲面生成后可根據曲面樣式工具調整等高線間隔，通過對象查看器可以查看新建曲面的三維模型，如發現明顯錯誤，可通過曲面特性及時調整。在原地形圖上創建完地形曲面后，導出為LandXML格式文件,并重新命名，保存備用。

原始地形曲面三維渲染圖見圖1。

圖1 原始地形曲面三維渲染圖

3.2 渠線布置

原始地形曲面生成后，可根據渠道設計的相關規范要求，結合現場地形地貌，布置渠道渠線。具體操作：點擊【常用】→【路線】→【路線創建工具】，在彈出菜單中對渠線進行命名，設置相關參數。在【路線布局工具】中，設置好渠線半徑后，使用【切線—切線(帶有渠線)】功能，繪制合適渠線。使用Civil 3D繪制渠線，最大優點在于可根據需要隨時偏移、調整渠線位置，調整渠線轉點處拐彎半徑，方便快捷。地形曲面上渠線布置圖見圖2。

圖2 地形曲面上渠線布置圖

3.3 渠道縱斷面設計

渠線布置完成后，即可結合設計要求，進行渠線縱斷面設計。具體操作：點擊【常用】→【縱斷面】→【創建曲面縱斷面】，創建出渠線原始地形線縱斷面，之后點擊【縱斷面】→【創建縱斷面工具】，根據渠線原始地形，設計渠道縱坡。至此可根據設計的渠道縱坡，對渠道各段進行水力計算，確定渠道橫斷面尺寸。經計算，渠道縱坡1:1500時，渠道底寬2.0m，渠深2.0m，左右邊坡1∶1.5，左右渠堤寬 3.0m，較為合理。

3.4 創建渠道斷面裝配

使用【裝配】功能，創建渠道橫斷面的裝配，為便于區別，應對裝配命名，之后使用【工具選項版】，選用常用功能，根據渠道水力計算確定的參數，完善渠道橫斷面裝配設計。

渠道橫斷面裝配圖見圖3。

圖3 渠道橫斷面裝配圖

3.5 創建渠道三維曲面，計算體積

使用【分析】菜單中【體積】功能，對生成大壩壩體曲面與原始地形進行對比分析，得出表1成果。

表1 渠道土石方量分析表

圖4渠道三維渲染效果圖

3.6 成果對比分析

目前針對渠道設計及土方計算，常用的計算軟件有濟南百圖水利土石方設計軟件及南方CASS 成圖軟件，本次將Civil 3D軟件計算成果與之對比，以驗證Civil 3D軟件計算成果的可靠性。

3種軟件計算成果對比表見表2。

表2 3種軟件計算成果對比表

由表2各軟件計算成果對比表可知：Civil 3D土方計算成果與百圖軟件土方計算成果相比，差值均在3%以內；與南方CASS軟件土方計算成果相比，差值均在2%以內；由此可見，與以上兩種軟件對比，結果偏差均在允許范圍內。根據Civil 3D軟件地形曲面的成圖原理，理論上AutoCAD Civil 3D軟件精確度要好。

4 小 結

以上實例設計，較為系統的闡述了從創建地形曲面至渠道三維渲染成圖及土方成果分析的全過程，工程本身結構簡單，易于理解。針對新建渠道進行渠線比選時，可借鑒實例做法，制作簡單斷面裝配，生成渠道設計曲面，通過渲染效果圖觀察渠道沿線的開挖及填筑情況，通過工程量對比，快速確定推薦渠線。對推薦渠線細化設計時，再考慮對渠道斷面裝配優化，重新生成渠道曲面，分析體積報告，導出所需工程量數據。如此由淺到深、由簡到難，有利于提高工作效率。

總之，通過對Civil 3D的不斷學習、運用，發現其在水庫樞紐比選，道路、供水管道等線性工程中，應用效果也非常好，能極大的減少重復勞動，提高工作效率。

[1]蘭立偉，嚴杰.AutoCAD Civil 3D在水利工程設計中的應用[J].中國水運，2009，09(12):120-121.

[2]李俊超，李樓.AutoCAD Civil 3D和3ds Max Design在道路建模中的應用[J].測繪通報，2013(02):91-94.

1007-7596(2017)08-0172-03

2017-07-22

易平(1985-)，男，新疆烏魯木齊人，工程師，從事水利工程設計工作；駱秀萍(1985-)，女，新疆烏魯木齊人，工程師，從事水利工程設計工作。

TD167

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