摘要：三维设计是水利水电工程设计中的重要环节。相较于二维设计，三维设计对结构准确性和真实性的表达更加清晰，对几何形状进行更加智能化的设计，使工程的设计速度和设计质量，均得到了较大提升。在水利水电工程设计中应用三维设计方法能提高工程设计的效率和准确性，提高工程质量。工程建设各方对于工程的情况得到更快更全面的把握。
关键词：三维设计；水利水电；工程设计；应用
1 三维设计的意义
三维设计是现有的二维设计的升级版，具有许多二维平面设计不具备的优势，二者相比较而言，三维设计对结构的准确性和真实性能够更加精准地体现，在未来水利水电工程设计中成为必然的发展趋势。三维设计，能更加符合人们的设计和思维，三维技术对原始数据进行组件，可以对几何形状进行更加智能化设计，利用渲染和着色等辅助功能，使得模型的三维效果能够更加立体的体现。工作人员和设计人员对于设计外观能够更加直观的了解，同时提高了整个设计的准确度，使得设计周期得到缩短。通过三维技术设计的工程设计进行了全新的变革。设计工作过程中，不论是在设计速度还是设计质量，均得到了很大程度的提升。三维设计对于二维图纸是一个质的提高，不仅可以剖切出图形成二维图纸，还能够分专业地建立水利水电工程总装模型，通过任意的角度来观看工程总体，对于动态的结构装配过程能起到有效的监控作用。三维设计平台连接的可视化仿真系统，能够对建筑物的整体和各部分特征进行直观的观察描述，各建筑物之间的时间、空间上的联系，各专业间的空间碰撞关系，通过动画形式在搭建的仿真模拟地形环境中进行模拟，对施工过程进行预演，对施工导流、洪水演进等一系列的过程进行全过程模拟，以直观的形式进行展示，使得工程建设各方对于工程的情况得到更快更全面的把握。
2水利水电工程设计中常见问题
2.1前期工作准备不全面
水利水电工程设计过程需要全面考虑到运行环境、气象、地质、水文等方面的因素进行设计，设计方案需要从工程实际出发，应充分考虑工程实际的地形地质、工作环境等要求，需要全面掌握工程所在地的所有基础资料。但是由于设计时间紧任务急，一些设计人员直接采用了相关资料作为基础数据进行设计，所掌握的部分CAD图纸与报告由于时间久远，参考价值降低。没有进行详细的实地考察和深入了解，对于具体的数据收集整理分析不够，造成了设计方案与实际场地的现状情况出现了明显的偏差，准确性降低。同时，由于前期的设计准备工作不充分、不完善，没有结合当地对水利工程的需求，仅凭借二维CAD图纸进行分析存在不够直观的问题。一些设计单位对于水利水电工程基本的程序没有全面接收，只是进行了浅显的研究，经常按照常规的经验简化程序来进行推断，这些程序的简化对于实际情况没有进行准确的反映，没有针对实际地形进行研判分析，只利用单一的地形图以及相关资料进行简单设计，仅仅只是“纸上谈兵”，最终造成设计深度和精度不满足工程实施要求，造成了设计成果缺乏针对性，不仅达不到理想的设计效果，更有甚者还会产生严重的不良后果，产生工程后期资金短缺、资源浪费、工期不满足要求等严重问题。
2.2缺乏专业、负责的水利水电工程的设计队伍
工程设计过程中，常存在由于人员沟通不到位导致设计周期延长，设计不合理等问题出现。有部分设计人员认为及时的沟通汇报，极易使得设计时间延长，并且会降低施工的效率。主要原因在于，设计人员的协作意识有待增强，并且缺乏专业的设计素养。设计工作是一项极其需要协同工作的工作种类，并且需要及时的交流，只有相互协调以及沟通改进方可确保设计工作的高效落实。部分水利水电设计人员缺乏协作意识，故而对其他从业者的设计方案没能及时掌握与了解。普遍出现的人员问题，就是单元工程以及分部工程，还有单元工程之间彼此缺乏及时的沟通与衔接，所以使得后期在施工期间与前期的结构形式存在差异，甚至引发更大的矛盾问题出现。
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3 三维设计在水利水电工程中的应用
应用三维设计技术在工程中实现全生命周期管理，主要可以分为以下五个方面：
3.1规划阶段
在规划阶段可以首先利用无人机航测技术，快速生成现状地形模型，并运用三维设计，对工程项目的核心部分初步建模，为水利工程选址和方案比选提供可视化技术支撑。
3.2设计阶段
设计阶段通过协同设计平台，各专业在统一设定好的种子文件中独自进行设计，建立附带工程属性的三维模型，运用层次分明的信息模型存储机制，将二维设计图纸、Excel数据信息和PDF文件等整合在一起，并与三维模型建立联系，实现可视化检索，实现了二维三维无缝切换，将三维设计中各构件直观但标注信息实现困难的问题，转换进入剖切形成的二维图纸进行数据验算，降低了工程数据到评审环节的“最后一公里”难题。
同时，应用多专业的三维协同工作，通过软件可视化观察和碰撞分析，有效降低了传统二维设计中存在的专业间构件碰撞问题，减少了各专业间设计繁重的返工修改时间。应用多层次的协同工作，实现了工程设计各个阶段的模型最大化利用，争取做到了不重复建模，可利用上阶段模型进行细化和布置，满足各阶段设计的要求。
3.3施工阶段
施工阶段通过三维设计技术，可以实现施工进度可视化仿真模拟等。利用三维信息模型建立效果逼真、数据全面的可视化系统，能够直接在计算机中通过虚拟漫游进行虚拟巡检，尤其是对预埋件、止水、监测设备等不可见设施设备的可视化信息查询。在整个施工过程中对实际施工中的设计变更及时响应，为业主方能够及时掌握工程进度提供了依据。
3.4交付阶段
在工程中运用三维设计技术可做数字化交付，借助信息三维模型建立数字化信息平台，为业主各类管理系统提供数据支撑。平台涵盖了勘测、设计、施工、设备厂家相关资料，建立测绘、地质、水工、机电等专业的全景数字信息三维模型。依据设计的不同阶段，根据业主方对工程各阶段不同深度的要求进行交付，满足业主方的需要。
3.5运营阶段
应用交付的数字化信息平台，在工程投产期，可向业主提供VR总览图、数字化档案管理、安全监测、工程运行维护等多方面的应用系统定制服务。
3.6三维协同设计在水利水电工程设计中应用的途径
Bentley软件在工程量计算方面的应用：Microstation是现阶段较为主流、功能较为强大的一款三维协同设计软件，其充分满足了水利水电设计工作的要求，极大地增强了设计工作的有效性与科学性。在模型建设完成的基础上，Microstation软件降低了水利水电工程量计算的难度，设计人员在相关应用程序的支持下，无需使用人工计算的方式，对水利水电工程中涉及到的工程量数据进行核算，大大增加了工程量计算结果的准确性。同时，软件的使用，使得设计人员能够较为直观地掌握工程量信息并结合设计需求对其进行区分域定义处理，以及最后报表的生成。这种操作模式，增强了设计人员工作的针对性，为设计方案的优化提供了必要的数据支持。
结语：
和传统的水利水电工程设计方法相比，三维设计方法无论是在速度上还是设计的准确性上都存在极大的优势，三维设计方法利用计算机和相应的软件对水利水电工程进行辅助设计，建立完整的数字模型，通过模拟和计算测试设施的可靠性。运用三维设计的方法设计出来的水利水电工程设施具有使用寿命长、可靠性高的特点，能为我国的经济建设做出相应贡献。
参考文献：
[1]龚刚，邓荣欢，张宪林等.三维设计方法在水利水电工程设计中的应用探讨[J].珠江水运，2014，（23）：64-65.
论文作者:刘兆霏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/26
标签：三维设计论文; 工程论文; 水利水电工程论文; 模型论文; 阶段论文; 设计人员论文; 数据论文; 《基层建设》2019年第2期论文;