摘要：就目前我国水利水电工程现状来看，对计算机技术的应用逐渐得到了推广和应用。而三维技术在水工领域的应用也为开创了更为广阔的发展空间。在水工设计中三维CAD技术的应用范围十分广泛，并且具备较强的优势和特点，本文就对此进行简要的分析，并针对三维CAD技术的应用提出了一些问题，并进行了合理的探讨。
关键词：三维CAD技术；水利水电；工程设计
引言
水电资源作为人们生活所必须的能源组成部分，人们一直以来都保持着极高的重视。在水利水电工程设计工作中，相关的设计技术不断的提升，近些年更是将计算机技术应用到了水工设计领域中，主要的技术就是三维CAD技术，该技术具有显著的优势，因此，在推广工作开展后很快的得以投入实际的应用，并且取得了显著的成效，但是，在应用的过程中还是存在一定的不足，需要相关人员予以重视。
1 三维CAD技术特点
三维CAD技术的核心就是CSG和B-REP模型，其中CSG全称为Constructive Solid Geometry，体现了建模过程中的顺序信息，而B-REP体现的则是建模过程中所需要的点、线、面等信息，也就是三维模型的实体信息。
目前，我国CAD方面的相关技术和理论不断的发展，CAD系统的功能也逐渐得到完善，三维CAD技术相比于二维CAD系统是有着显著的优势的。一方面，使用CAD技术进行制图的相关设计人员需要的不仅仅是CAD系统实现的“甩图版”，更为需要的是对大量的极为简单的繁琐工作内容进行简化，从而得到更多的时间和精力去探讨更高层次更有创造性的设计。另一方面，随着三维CAD技术的研发和应用，相比于传统二维CAD系统，其具有更直观的展示效果并且设计的效率也更高，极大了简化了不必要的工作量。因此，三维CAD技术取代传统二维CAD系统是必然的发展趋势。
通过三维CAD系统和二维CAD系统之间的对比，我们发现：三维CAD系统具备良好的造型工具，在设计过程中可以实现自底向顶和自顶向底等方法，针对一些复杂的设计过程也可实现完整的设计，比如装配，并且设计的内容是充分的贴合实际的。当然，随着内部结构越来越复杂，三维CAD技术的造型难度也逐渐的增加，但是，三维CAD系统所采用的造型系统能够通过与CAE系统相连实现仿真分析，并能给出数控加工过程中需要的各项信息，从而集成CAD/CAE/CAPP/CAM。综述，三维CAD技术相比于传统二维CAD系统是有着巨大的优越性的，并且随着当前计算机技术的不断发展，计算机设备的性价比逐渐提升，这种优越性也会逐渐的增强。
2 三维 CAD 技术在水利水电工程设计中的应用情况
2.1 三维CAD技术的主要应用范围与内容
地质地形。在CAD制图然间中输入地形的等高数据信息，就可形成相应的三维模型，能够很好的体现出立体的地形，从而实现对地形较为直观的展示效果。在地形勘察的数据发生变化时，只需要更改变化的数据就可重新生成与实物相应的立体模型。通过软件内部的计算功能，就可实现对各种地形的面积、体积以及土石方量等数据的计算，并且效率和精准度很高。根据一些特殊的施工地形，通过对地形勘察的三维模型进行辅助设计以及对地质模型的辅助修改，可实现对复杂地形的剖析。
水工设计。在水工设计工作中，涉及了很多个专业的内容，在施工中也充分的体现了这一点，因此，需要对不同专业内容的设计进行协调，是设计具备足够的灵活性，针对不同的设计部位设置相关的权限，从而做好不同专业之间的协同设计。通过三维CAD技术可实现对二维建模的三维结构展示，通过软件内部的拉伸命令就可实现，实现的三维模型结构较为简单。在针对一些体型不规则的构建进行建模时，比如渐变段、尾水管等，就需要利用不规则体型所专用的三维建模方式来取代常规的三维建模方式。
工程量计算。三维CAD软件也可以实现对已有精确数值模型的工程量计算，从而明确工程中的点坐标以及体积等等数据。并且，计算出的数据具有极高的精准度，符合工程计量的要求。在三维CAD技术的应用过程中，针对建筑物及地质需要进行分类建模，并对所需的各种材料的用量进行计算，从而实现更为合理的材料供应计划和工程概预算的制定。
2.2 三维 CAD 技术水工设计中的具体应用说明
相比于手工绘图的方式，采用三维CAD技术具有快捷、精准、便捷的优势，具体应用主要包括以下几个方面：
在建模开始前，通过对EXCLE表格的使用来对数据进行整合和处理，明确数据的准确性和精准度从而进行坐标的设定。在CAD软件中设有spline命令，通过执行该命令就可将表格中的曲线坐标复制到软件中。
在建模的过程中，建立以主绘图图层和辅助图层等两种或以上的图层。在建模中设置辅助线并明确其所在的图层位置，从而精准的在建模中实现定位。针对设计内容设置不同的观察角度，比如主视、俯视、左视等等，最大程度的提升建模的精准性。通过三维形体结构的构建，并将其导入到三维技术分析软件中，绘制初步的设计图纸实现对模板的参数化设计。最后，将初步设计图与CAD剖面图和平面图相结合，实现设计图的三维立体化，并将制作好的三维实体模型进行反复的检查和分析，确保设计的合理性和可行性。
在具体的建模工作中，根据相关的数据首先进行二维建模，并以此为基础利用相关的工具或指令将其放样为三维实体模型，如下图所示。
图1 三维CAD技术的模型效果
最后，针对一些对色彩有一定要求的建模工作，可利用三维渲染技术对模型进行着色，从而使模型与实物的匹配度更高，直观的体现三维设计模型。
3 CAD 技术应用的问题与展望
当前三维CAD 技术在水工设计中的应用还是存在一定的问题，其工程结构设计往往会出现交叉设计的问题，在设计中必须要要各部分的设计人员进行密切协同设计与合作，需要对数据进行大量的审核。CAD建模中的渲染功能不及3dmax，其建模的便捷性功能不如SOLIDWORKS，在进行工程管理方面不如BIM技术，这都是未来CAD软件需要进行改进的地方。此外，水工设计的CAD 技术要求设计人员要具备较高的CAD软件操作技术，这是今后CAD 软件的更新换代中必须要解决的问题。
结语
从上述分析可知，在水利水电工程设计中逐渐的对三维CAD技术进行了应用，相比于传统的手工绘图方式，具备更好的精准度和制图的效率，但是，由于对专业技术的要求很高，使该技术存在了一定的局限性。因此，为了使三维CAD技术在水利水电工程设计中发挥更好的作用，在未来还应该对该技术进行一些合理的改进。
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论文作者:陆善彬
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/9/18
标签：技术论文; 建模论文; 水工论文; 模型论文; 地形论文; 系统论文; 数据论文; 《基层建设》2018年第27期论文;