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三維CAD技術(shù)在水利水電工程的應用

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三維CAD技術(shù)在水利水電工程的應用

1引言

在傳統(tǒng)的水利水電工程建設的過程中,工程設計圖都由設計者進行手工繪制。在20世紀末,計算機技術(shù)在國外得到了廣泛的應用,我國引進計算機技術(shù)之后,水利水電工程設計者已經(jīng)開始使用計算機進行圖紙的設計和規(guī)劃。當前的三維cad技術(shù)可以在設計階段繪制項目的三維立體結(jié)構(gòu),可以對空間結(jié)構(gòu)進行真實的反映,并且會對結(jié)構(gòu)之間的空間關(guān)系進行展示,在投入施工之前對設計結(jié)果進行展示,為當前設計的合理性作出保證。

2三維CAD技術(shù)概述

三維CAD制圖主要是使用計算機輔助設計軟件幫助設計人員進行設計工作,該技術(shù)是工程設計史上的一個重大轉(zhuǎn)折點。三維設計是當前二維技術(shù)的升級,其次,三維技術(shù)還有很多二維技術(shù)不具備的優(yōu)勢,三維設計可以提高當前結(jié)構(gòu)設計的準確性和可靠性,對提高當前水利工程設計水平中有重要的實際意義。我國三維CAD制圖大多數(shù)是以國外CAD制圖基礎(chǔ)進行開發(fā)的,但是近幾年來,國內(nèi)外在進行跨時代的變革,三維CAD制圖的出現(xiàn)也豐富了傳統(tǒng)CAD設計的功能。

3三維CAD技術(shù)在水利水電工程設計中的優(yōu)勢

3.1使整個水利水電制圖更加精準

水利水電工程設計過程中的精準度非常高,并且水利水電行業(yè)具有一定的特殊性,增加了設計過程中的制圖難度,并且在設計圖的繪制過程中,不能直觀地展現(xiàn)工程的結(jié)構(gòu)。三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了這一問題,另外,三維CAD技術(shù)的計算功能非常強大,能夠進行水利水電工程中一些相對復雜的計算,還可以提升計算速度和準確性,更好地滿足當前水利水電工程對精準度的要求

3.2使制圖過程更加快捷

在水利水電工程的設計過程中,由于工程設計者會根據(jù)工程的具體需求對工程數(shù)據(jù)進行計算,之后根據(jù)計算結(jié)果進行工程圖的繪制。因此,水利水電工程的設計過程需要大量的數(shù)據(jù)支撐,繪制的設計圖紙張較大,不易保存,容易丟失,并且傳統(tǒng)的繪圖技術(shù)在計算過程中極易出現(xiàn)錯誤和誤差,對整個水利水電工程造成不良影響。三維CAD技術(shù)中有自動求解功能,這種功能能夠直接對工程數(shù)據(jù)進行計算和處理分析,可以大幅度提升水利水電工程設計的效率,提升工程設計的精確度,縮短設計階段的時間。

3.3便于攜帶,容易保存

傳統(tǒng)的施工圖繪制需要設計人員攜帶大量的器材和設備,不僅會提升圖紙設計的難度,還會消耗設計者大量的時間和精力,降低工作效率,并且對儀器設備產(chǎn)生損耗。隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展,信息化技術(shù)逐漸趨于成熟。三維CAD技術(shù)可以將數(shù)據(jù)和設計圖進行儲存,降低數(shù)據(jù)丟失的概率,并且不會出現(xiàn)紙質(zhì)保存中線條不清晰現(xiàn)象[1]。

3.4提升水利水電工程質(zhì)量

在水利水電工程的設計過程中,需要不斷對設計方案進行修正和改動,操作比較復雜,且關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)較多,容易導致計算錯誤,影響工程建設。而三維CAD制圖具有一定的直觀性,可以從三維空間角度檢驗設計的合理性,及時發(fā)現(xiàn)方案中的不合理之處,并進行優(yōu)化,有效地降低工程建設過程中存在的質(zhì)量隱患,從根本上提高水利水電工程的質(zhì)量[2]。

4工程概況

本文以白鶴灘水電站為例,介紹三維CAD制圖在水利水電工程中的主要應用。白鶴灘水電站位于四川省寧南縣和云南省巧家縣境內(nèi),是金沙江下游干流河段梯級開發(fā)的第二個梯級電站,以發(fā)電為主,兼顧防洪、攔沙、改善下游航運條件和發(fā)展庫區(qū)通航等綜合效益。水庫正常蓄水位825m,相應庫容2.06×1010m3,地下廠房裝有16臺機組,初擬裝機容量1.6×107kW,多年平均發(fā)電量6.024×1010kW•h。電站計劃2020年首批機組發(fā)電,2022年工程完工。電站建成后,將成為僅次于三峽水電站的中國第二大水電站。攔河壩為混凝土雙曲拱壩,高289m,壩頂高程834m,頂寬13m,最大底寬72m。白鶴灘水電站是國內(nèi)首座橢圓形雙曲拱壩,體型較為復雜,尤其是導流底孔、深孔等牛腿部位,拱壩的拱圈線是拱壩設計參數(shù)結(jié)合復化辛普森求積公式、三次B樣條擬合以及迭代計算求得的空間曲面,壩前貼腳、壩后棧橋及牛腿等部位與大壩上下游面相交的結(jié)構(gòu)線很難通過數(shù)學推算求得,應用CAD三維制圖,對橢圓形雙曲拱壩進行三維建模,真實精確地展現(xiàn)了拱圈外部結(jié)構(gòu)與上下游拱圈的交線,并從中提取坐標數(shù)據(jù),從而可以對其體型線進行測量放樣,確定施工數(shù)據(jù)。在三維CAD制圖技術(shù)的輔助下,得出的數(shù)據(jù)結(jié)果和使用數(shù)學解法得出的結(jié)果沒有差異,且精準度非常高,也為施工帶來了便利。

5三維CAD技術(shù)在當前水利水電工程設計方面的應用

在地質(zhì)地形方面的主要應用可以根據(jù)當前的等高數(shù)據(jù)對相應的地形進行數(shù)字化的呈現(xiàn),還能模擬原始地貌。其次,大壩,引水洞等都可以通過計算機進行設計,并且通過計算機的有效操作可以提升方案的可視化效果,還可以基于當前的實際情況對現(xiàn)階段的原有圖形進行更新和設計,在一定程度上實現(xiàn)圖形和實物的可視化。由于當前的三維地形具有一定的仿真功能,因此,也可以對其中的一些復雜部位進行相應的屬性計算,還可以根據(jù)實際需求對當前的一些挖掘和切割等方面的操作進行優(yōu)化,使用勘測數(shù)據(jù)對土石方工程進行準確的計算,還能進一步提升計算效率。當前三維CAD技術(shù)在水工設計方面的應用主要集中于水利工程的設計過程中,針對當前工程的復雜程度,要對各專業(yè)進行協(xié)調(diào),同時,在設計過程中,有效避免設計缺陷,更好地實現(xiàn)當前設計的協(xié)同性。

6結(jié)語

綜上所述,我國水利水電工程的設計水平相較于國外一些國家還比較落后。但是近年來,隨著我國加大對水利水電工程的重視,相關(guān)部門在水利水電工程的建設過程中也產(chǎn)生了觀念上的轉(zhuǎn)變。目前,我國三維CAD制圖技術(shù)在很多行業(yè)得到了廣泛的應用,為水利水電工程的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ),但是在三維CAD制圖技術(shù)的運用過程中,還需要相關(guān)人員不斷提升自身的技能,更好地投身到水利水電工程建設中。

【參考文獻】

【1】張官清.三維CAD技術(shù)在水利水電工程設計中的應用[J].冶金叢刊,2018(3):63-64.

【2】王吉慶.三維CAD技術(shù)在水利水電工程設計中的應用[J].低碳世界,2018(8):83-84.

作者:宋德勝 熊世旺 單位:中國水利水電第四工程局有限公司

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