三維動畫在水利工程設計中的應用

霍燃 趙蓓

隨著可視化技術的快速發展，三維動畫逐步應用于水利水電工程設計中，通過精細化繪制水工建筑物和工程構造動畫，使得人們可以直觀了解水利工程的設計原理、運作邏輯和過程，有效提升水利工程建設的效率與水平。《現代水利水電工程項目管理理論與實務》結合現代工程項目管理理論知識，圍繞項目管理的不同要素進行深入論述，清晰闡釋了合同管理、質量管理、投資管理、風險管理等環節的核心要點，為研究三維動畫在水利工程設計中的應用提供了良好的理論參考和實踐參照。

《現代水利水電工程項目管理理論與實務》共十一章。第一章從項目管理的知識體系出發，系統概述了工程項目管理相關的理論內容。第二章圍繞工程項目的實施過程展開論述，不僅介紹了工程項目建設的主要流程和細分環節，而且結合水利水電工程項目實例，詳細闡述了具體的項目實施過程以及管理模式。第三章以工程招標與投標為論述主題，分別闡述了政府采購招標和工程項目招標之間的內在聯系、區別，并且介紹了部分投標報價的有效策略和技巧。第四章針對合同管理相關內容進行深入討論，詳細分析了承包施工的常見合同問題。第五章至第十章分別介紹了工程項目的質量管理、進度管理、投資管理、人力資源管理、風險管理以及項目評估等內容。第十一章引用具體案例分析了水利水電工程項目管理理論的實際應用。

水利工程是一項涉及范圍廣、建設周期長的系統性工程，需要測繪、地質、建筑等多個專業相互配合、共同設計。但由于設計圖紙復雜抽象，因此普通的二維圖像無法準確傳達物體的質感、形態。為此，三維動畫的創新應用有效解決了這一問題，可以生動直觀地呈現出工程項目的整體效果、內部構成、技術路線等，在水利工程設計中發揮著日益重要的作用。具體來說，水利工程采用三維動畫表達設計構想的現實意義主要體現在以下幾個方面：

第一，清晰展示水利工程建筑物主體結構。三維動畫技術憑借其立體化圖景，能夠多維度、全方位地展現工程建筑的內部結構、設施排布，使得不同材質的水利設施得以清晰呈現。其中，設計人員利用建筑物投影圖能夠系統描繪出建筑物的基本輪廓，并借助建模技術，使得平面設計圖轉化為立體模型，從而得到建筑物的實景動畫；建模完畢后，虛擬動畫與真實物體之間還存在較大差異，需要利用材質紋理技術來賦予“素模”真實的紋理感，使得動畫更符合真實物體的外觀。相比于平面化的工程圖紙，三維動畫可以全方位、多視角地展示產品的外觀以及內部結構的特性，并賦予畫面靈魂，使其自由運動，增強畫面的真實性。

第二，直觀呈現專業化設備的布置情況。通常情況下，水利樞紐廠房中會布置暖通、水機、電氣等專業化設備，但普通的二維圖紙僅能簡單呈現平面上的位置分布，或者用數字符號來標識各個設備布置的高度，表達較為抽象。而三維動畫技術能夠將各個專業設備的具體位置、擺放情況、形制特點等有效呈現出來，使人們可以直觀理解不同設備在真實情況下的相互關系，并且可以模擬設備的實際工作過程，形象展現設備的工作原理和操作流程或者動態演示水利樞紐的運作過程。

具體來說，三維動畫在水利工程中的實際應用主要包括以下幾個方面：

水閘水下沖坑監測。結構斷裂、水坑塌陷、土壤流失等會導致水閘地基出現滲流嚴重、水流流態異常等現象，為了有效防止這類現象的出現，在修建水利工程時不僅會嚴格把控施工和質檢環節的質量，而且需要借助三維動畫技術來開展定期質檢，及時排查安全隱患。例如運用三維動畫技術來檢測下游水流的沖坑情況，不僅能夠得到精準的測量數據，而且可以得到形象具體的三維可視圖，使得維修人員精準確定沖坑位置，實施定向修復。這種檢測方法可有效節省人力、物力成本，提高檢測的準確性。

地形地質測繪。壩區地形地質測繪是水利工程建設的重要環節，但由于測量難度大、準確性低，始終無法實現有效測量。隨著三維動畫技術的廣泛應用，技術人員可以結合等高線數據，以數字化形式呈現地形地勢的外觀模型，并在此基礎上進一步繪制具體的地貌形態，如引水洞、泄洪洞、大壩、上下游圍堰等，從而使得整個壩區的地形結構和水利設施排布得到科學規劃、精準呈現。同時，隨著工程施工不斷推進，三維動畫技術可以結合工程壩區的地貌變化和建筑物實景來不斷更新完善動畫模型，保證測繪的實時性和真實感。此外，仿真三維實體技術通過旋轉、剖面、切割、深挖等操作，可以完整勾勒出山體的地質實體，從而精準計算出山體挖掘所需的沙石量、土方量。

作者簡介：霍燃（1984—），女，河北保定人，碩士，河北工藝美術職業學院副教授，研究方向為動漫設計趙蓓（1978—），女，河北保定人，河北工藝美術職業學院副教授，研究方向為媒體設計