計算機輔助設計在水利工程建設中的應用

劉建國主編

中國水利水電出版社出版

隨著現代化信息技術水平的不斷提高，水利工程建設也更加趨向于信息化、智能化。《水利工程計算機輔助設計》一書主要闡述ＣＡＤ 技術在水利工程中的應用，對利用計算機輔助設計進行二維圖形繪制、三維實體模型繪制以及ＡＵＴＯＣＡＤ 的二次開發做出詳細說明。本文參考此書對計算機輔助設計在水利工程中的應用進行分析，為探討水利工程建設的信息化提供參考。

《水利工程計算機輔助設計》共六章：第一章為緒論，簡單介紹ＣＡＤ 技術的發展歷程及其在水利工程中的應用；第二章為工程數據的處理，介紹數表的程序化、文件化以及插值處理；第三章介紹二維圖形的繪制，詳細說明如何設置圖層、編輯圖形；第四章為三維實體繪制，對如何設置三維環境、繪制三維實體模型進行說明；第五章以ＡＵＴＯＣＡＤ 的二次開發為主題，介紹如何創建、編輯以及設置ＡＵＴＯＣＡＤ 實體和環境等；第六章為水利工程ＡＵ?ＴＯＣＡＤ 二次開發實例，以金屬蝸殼為例對其參數設計、圖形繪制進行說明。

計算機輔助設計是指利用計算機、圖形設備開展設計工作的技術，常見的有ＣＡＤ、ＰＯＷＥＲＤＥＳＩＧＮ 等，設計師利用計算機軟硬件、數據庫以及各類圖形軟件，對工程或產品結構進行設計，繪制其二維或三維模型，并對圖形進行編輯加工，將圖形數據予以保存、顯示。該項技術常被應用于工程領域以及產品設計領域，其中水利工程建設領域中的應用更加廣泛。計算機輔助設計在水利工程建設中的應用主要體現在以下幾個方面。

第一，利用ＣＡＤ 技術對水利工程所在地的地形、地質狀況進行研究。在進行水利工程設計時，工作人員需要對工程地理環境進行勘測，獲取精確的地理信息數據后再進行繪圖，制定工程的設計與施工方案。傳統的測繪主要采取手工測繪的方式，不僅效率低下且精確度低，而ＣＡＤ 設計則具有顯著優勢。工程人員利用ＣＡＤ 設計中的三維地形設計，對水利工程項目的地形地貌進行勘測與優化設計，通過計算、分析工程區域中各種斷面、山體以及砂石的物理參數，對水利工程中大壩、圍堰以及甬道等結構進行優化設計，準確計算出合理的結構尺寸等數據，為工程設計方案的制定提供參考。

第二，ＣＡＤ、計算機繪圖軟件等輔助設計手段在水利工程設計中的應用。在對建設水利工程項目的地區進行勘測時，全面研究其地形、地質狀況后，設計師便可以開始工程繪圖工作。為提高繪圖效率與設計質量，設計人員可利用計算機輔助設計來完成這一工作。如ＣＡＤ 技術、ＢＩＭ 技術以及計算機三維動畫等，都是應用極為廣泛的計算機輔助技術，可利用上述技術手段進行繪圖，制作水利工程項目的三維動畫，全方位、立體化展現工程設計效果，并對其設計細節進行優化，確保水利工程設計更加完善。

第三，利用建模軟件對水利工程進行仿真模擬施工。為確保水利工程項目設計方案能夠順利實施，施工方可通過仿真模擬的形式對其設計方案進行測驗，以解決施工過程中可能出現的一些問題。例如，設計師可利用ＣＡＤ 技術、視景建模軟件以及其他軟件，利用數據、圖像等構建水利工程的仿真環境。在建模過程中，設計師可針對工程結構設計方案進行建模，將各模塊的建筑模型按照實際空間位置進行布局，并利用計算機技術將其融合，構建一個逼真的三維環境，構建好環境后，設計師還可利用渲染軟件增加水面、光照場景，使得這一虛擬環境更加真實生動。如此一來，水利工程團隊便可對其施工效果有更加深刻的了解，大幅提升水利工程設計與施工的細節展現能力，提高工程建設質量。

可以說，計算機輔助設計在水利工程項目中的應用具有重要價值，在ＣＡＤ、計算機動畫等技術的輔助設計下，水利工程項目的設計效率與質量進一步提升，工程項目的成本控制與進度管理得到優化，水利工程的經濟效益與社會效益達到最大化。但在水利工程建設過程中，計算機輔助設計的應用仍存在一些問題，如很多ＣＡＤ 軟件為引進軟件，軟件開發人員對其關鍵技術進行封鎖，導致施工企業在利用此類軟件進行設計工作時，常受限于某種功能，難以全面發揮該軟件的作用。另外，我國很多設計人員對計算機輔助技術的了解與掌握并不充分，尤其是水利工程領域缺乏更多高素質設計人才，導致水利工程設計水平仍處于較低水平，還有較為廣泛的提升空間。總而言之，計算機輔助設計技術具有較強的實踐性，在水利工程領域的應用能夠發揮其重要作用，施工方利用計算機輔助設計技術對水利工程設計與施工進行優化，提升其建設效率，這是水利工程領域向前發展的一大技術保障，也是其發展的必然趨勢。