摘要：在水利水电工程设计中运用三维CAD技术是大势所趋，因为三维设计和人们的思维以及设计习惯更为一致，能够组建原始数据、优化设计几何形状，保证设计决策的准确性，可更为精确地估算工程项目成本。
关键词：三维CAD技术；水利水电；工程设计
由于三维设计比二维技术更有优势，所以当前CAD的主流技术是三维设计。从结构描述的真实性以及准确性来看，三维设计都更具优势，对于设计中一些明显的缺点，三维设计都能较好地处理解决，这也是当前水利水电工程设计中运用三维CAD设计的主要原因。
一、水利水电工程设计中运用三维CAD技术的优势分析
（一）携带更为便捷
传统的水利水电工程设计中，很多都是采取手工绘图，这种绘图方式就需要携带图纸以及器具[1]，给设计人员造成了很多不便，而且增加了他们的工作量，精确度也不高，并且如果没有妥善保存，还极易导致设备受到破损。在水利水电工程设计中运用三维CAD技术，只需要具备远程监控以及电脑就可以，以前的很多设备都不需要携带，能够结合坝址的具体情况，准确测量与记录数据，不仅减少了设计人员的工作量，而且提升了设计效率。
（二）保证设计的准确性
水利水电工程施工过程中受到了水文、气候以及地质等诸多因素的影响，工程构造和施工环境较为繁杂，这些都导致整个工程施工难度比较大，在传统的设计中，制图不仅难以顾及到设计中的各个细节，增加了设计人员的工作量，设计单位需要付出很多人力、财力与物力，而且也难以保证设计水平。在水利水电工程设计中运用三维CAD技术，能够借助计算机的运算功能，节省了传统设计中的计算时间[2]。而且能够保证计算数据结果的准确性，简化设计程序，设计中可以更好地联系实际工程，一定程度上保证设计水平，进而保证施工质量。
（三）能够更为便捷地检测与保存数据
水利水电工程设计中会牵涉到诸多数据，倘若在检测与保存过程中都使用传统方式，不仅不容易分类整理，而且工作量比较大，还极易发生数据流失事件。在水利水电工程设计中运用三维CAD技术，由于计算机技术具备的记忆和存储功能非常强大[3]，所以能够更为快捷地完成分类整理工作，还可以较为完整地保存数据。
（四）能够更为直观地呈现设计成果
在水利水电工程设计中运用三维CAD技术，能够绘制二维图纸，同时还能够创建三维模型，从任何一个视角下对工程的整体以及局部情况进行查看，动态地描述水利工程时间以及空间方面的逻辑关系，通过三维CAD技术去制作虚拟环境，能够接近真实地呈现坝址的地形和地质，估算施工成本，尽可能地通过合理施工来降低施工成本；能够结合水利水电工程的具体情况，加强工程的管理力度，合理组织以及规划工程，保证工程设计的质量，严格依照规定流程展开施工，严格控制施工成本，实现高质量的安全施工。
（五）能够保证设计质量
在水利水电工程设计中运用三维CAD技术，能够让设计更为直观，将设计中有可能发生的错误尽早呈现出来，降低后期施工中的风险。因为水利水电工程设计过程较为繁杂，需要各个专业的人进行配合协调。倘若使用二维技术进行设计，就应当在设计中展开多次计算，因为计算次数较多，所以可能会发生计算失误的状况。但是使用三维CAD技术，会让设计处于可视化环境中，能够对数据进行集中管理[4]，让各个专业以及各个阶段的数据都保持一致性与唯一性，避免数据误差，由于空间关系认识不足而造成的设计失误等也可避免。
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二、水利水电工程设计中三维CAD技术的具体运用
（一）水利水电工程中三维CAD的运用范畴
首先，设计水利水电工程。水利水电设计需要不同专业的人相同配合完成，应当灵活设计工程的骨架，尽可能防止各个部分的设计发生重叠，通过对设计权限进行划分，实现并行与协同设计。使用三维CAD技术，可以通过拉伸命令，让二维建模变成三维建模[5]。在水利水电工程中，通常会出现渐变段、蜗壳等体型不规则的建模，这种建模采取的三维建模方式是不规则体型而非常规体型。
其次，勘察地质地形。在三维CAD软件中输入等高数据，就可以迅速地形成三维立体地图模型，模型里面会包括各种立体地形图，例如引水洞和大坝等，这种模型具有较好的可视化效果。建模数据能够根据数据信息的变化而更新，让图形高度匹配实物。计算三维CAD中的数据后，能够迅速计算出三维地形图中的各种数据，例如土石方量、面积以及体积等。还能够结合工程需求，对勘察的三维实体模型进行设计，同时辅助修改地质模型，解剖较为繁杂的地形。
最后，计算工程量。倘若工程的精准数值模型已经建成，就能够利用三维CAD技术精准计算水坝工程量，进而得出坝段数值，例如体积、点坐标等。这种结果符合工程计量精度标准。采取三维CAD技术建模时候应当对水坝和地质分类处理，进而计算各个材料的用料，这可以成为工程材料供应以及该预算的数据依据。
（二）三维CAD技术的具体运用步骤
首先，处理EXCEL数据。通过核实前期勘察数据，能够提高数据的准确度，将核实后的数据输入CAD软件中，将这些数据在软件中转变为对应的坐标。
其次，绘制水库水位。输入水库的相关数据，运用CAD软件表格自带的功能，迅速计算出诸多较为复杂的库容差。结合计算结果将其转变成对应的坐标，再次进行输入。数据输入结束后，将其进行放大处理，让其美观度与辨识度都同时提高。放大调整结束后，重新定位坐标点，对样条曲线绘制命令进行执行，回车之后结束曲线绘制。
最后，渲染三维立体图。倘若采取了手工绘制方式，通常只可以绘制出效果平面图，这种图不能反映立体结构相关问题。但是使用三维CAD技术，绘制出的效果图是立体的，为了让效果图更为仿真以及接近现实图，还能够对效果图进行渲染。将三维效果图绘制好之后才可以渲染，随后渲染光源以及材质等，一方面可以让效果图具有更强的观赏性，另外也能够让效果图更为趋近真实情况，渲染后的效果图更容易呈现出设计中的问题，对于设计的优化具有积极意义。
三、三维CAD技术运用中存在的问题和应对措施
设计人员对CAD技术的依赖过大。三维CAD技术需要借助计算机功能，倘若计算机系统发生异常，设计人员就需要采用传统的手工绘制方式进行设计。可是由于设计人员过于依赖该技术，导致其基本功并不合格，不能使用计算机后就不能展开自己的设计工作。此外，虽然使用CAD技术后，数据误差比较小，可是并不等同于不会产生误差，所以设计人员应当加强对数据方面的审核，保证设计的准确性。设计人员应该辩证地看待三维CAD技术，能够清楚认识到其只是一种辅助工具，最终发挥作用的还是设计人员，不能本末倒置。
四、结束语
相较于传统的手工绘图技术，三维CAD技术的优势更为显著，例如可以较为便捷地携带，设计更为准确，更好地保存数据，保证设计质量等，所以三维CAD技术现在被广泛运用在水利水电工程设计中。作为设计人员应当提升自身技能，才能够在工程设计中充分发挥三维CAD技术的优势。
参考文献：
[1]汤海波.CAD技术在水利水电电气工程中的应用探讨[J].民营科技,2018,No.219(06):91+94.
[2]路盘遵.水利水电工程三维设计方法的引进与探析[J].低碳世界,2017(25):62-63.
[3]严屹人,淡松敏.三维设计软件在施工组织设计中的应用[J].东北水利水电,2016,34(5):18-19.
[4]周峰.水利水电工程的图形信息模型研究[J].农家参谋,2018(13):190-190.
[5]郑威.地理测绘中的三维CAD技术[J].科学技术创新,2016(10):91-91.
论文作者:李国荣
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/9
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