河北省水利水电勘测设计研究院天津300250
摘要：本文主要集中探讨了三维协同设计在水利水电工程设计中的应用，探讨了设计的方法，分析了水利水电工程设计的应用对策，以期可以为今后的水利水电工程设计工作提供参考。
关键词：三维协同设计；水利水电工程；设计；应用
一、前言
在水利水电工程设计的过程中，三维协同设计的方法可以被有效利用，与此同时，如何科学的应用该设计方法成为了必须要探讨的问题，必须要认真面对，有效利用。
二、水利水电工程设计制图手段发展史
水利水电工程设计制图手段经历了三个时代，从新中国建立之初也是第一代老水利人的手工绘图时代为第一代到第二代电脑应用普及之时的电脑绘图时代，第三代为AutoCAD技术的普及推广，CAD二维制图软件已将人性化、易操作性、改图快捷方面等优点集为一体，现在CAD技术仍大范围的应用于水利水电工设计制图。随着信息技术的突飞猛进，CAD系列三维协同技术自问世以来，已广泛应用于机械、电子、建筑等各个行业领域，而却在水利水电工程设计领域中鲜有涉足，但随着新一代三维协同设计软件MicrostationBentley系列软件的问世，三维协同设计所体现出来的直观、形象、各专业结合性强等优越性越来越深得人心，三维协同设计必然将成为水利水电工程设计行业主流设计趋势。
三、三维协同设计的应用价值
三维协同设计在应用中，具有二维和三维CAD设计无法比拟的优势，主要有设计形象、设计中空间布局设计率、设计准确性以及校审便捷性等五大特点。
1、设计形象的优势
三维协同设计的一个最直观的优势，就是能形成虚拟的三维模型，并且能够通过这种三维模型，模拟出水利水电工程建设的建设过程，通过对这种建设过程的模拟，找到建设过程中容易出现或可能出现的误算，并将设计中不协调的问题查找出来进行修改，并且可以将所做的工程设计直观地播放给审查和各级领导观看，能够直观地表现出水利水电工程设计的效果，具有非常明显的形象优势。
2、空间优势
空间优势是指，三维写作能够通过空间建模，实现二维设计技术不能实现的空间布置设计，通过对水利水电工程进行空间布置设计，能够最大程度地提高了二维设计技术中无法做到的对空间布置设计的把握，进而解决了二维技术下，空间布置的缺陷，使水利水电工程的空间布置更为直观和合理。减少水利水电工程施工建设过程中的问题。
3、提高水利水电工程设计的设计效率
水利水电工程的设计是一项非常耗时的，且需要多领域技术人员合作的项目，因此，在设计过程中，讲究团队的协作和效率的提升，因为团队的协作和效率是水利水电工程设计时间短、效果好的基本保证。通过三维协同技术，能够使同一平台上对不同领域的技术人员做到专业配合，避免了传统二维或三维CAD设计当中需要各技术人员分别设计，然后进行修改和协商的问题。减少了设计稿件和设计模型的修改时间，保证了水利水电工程设计中的效率。
4、提高了设计方案的质量
三维协同技术在水利水电工程设计中，能够有效提升设计方案的质量。这是由于三维协同技术在水利水电工程的设计过程中，能够在计算机内设计出三维模型，这些模型中的数据就是实际建设中的准确数据，这种数据是唯一的并且能重复使用的。技术人员可以根据模型中的数据对设计方案进行修改，并且能够做到修改过程中的数据十分精确。减少了设计方案的确定和修改过程中的数据不准确的问题。
5、减少了校审时间
传统的二维或三维CAD设计技术，需要对图纸和设计方案进行大量时间的校审，校审程序较为复杂，校审期间可能由于工作人员的疏忽，需要进行多次校审，出现错漏的几率较大，而通过三维协同技术，能够在计算机上进行可视化校审，通过这种可视化校审，能够自动批注和跟踪管理，减少校审的步骤和次数，将校审时间大大缩短，并且提高了校审期间错误检出率。
四、水利水电工程三维设计建模流程
对水利水电工程设计三维建模，可以运用CATIA软件中的零件设计功能与装配设计功能实现。
1、工程零部件设计
零部件设计是指对工程中的各个部分进行“尸体造型设计”。这一部分要求设计首先对工程设计中的各个部分特征进行整理与组合。设计中首先要确定各部分的基本特征，然后对各环节的穿件顺序进行整理排列。
（1）绘制模块底稿，根据工程的具体要求绘制各部分模块的二维草图。
（2）运用CATIA软件中的零件设计模块对各部位的模块进行设计与造型，同时根据局各零件的外形之间的拓扑关系对其他特征进行确定，进而完成模型的制作工作。
（3）根据工程的具体要求对各个模块的辅助特征进行加工，完善各模块的造型。
2、工程装配设计
在进行工程模型的装配时，为便于工程数据的管理，应采用层次模型，按照从整体工程的最底层的子装配体到最上层装配体的顺序，进行逐层装配。这样不但能够有效的减少各个层次的装配元素数量，同时能够有效的降低工程分析的复杂程度，在进行修改时更加方便，快捷。
由于工程模型的位置关系有较高的约束力，因此在零部件的装配过程中，设计人员应根据工程实际需求对模型施加准确有效的约束。其装配过程具体可分为以下三个步骤：
（1）首先将要用到的零部件导入到装配模块中，这里可以用对称等相关工具对零件模型进行复制，已达到零件模型的快速导入。
（2）对各零部件按照装配关系施加不同的约束，包括零件的角度、间距、贴合、同轴等，这一步骤中必须对零件的位置进行反复校对，确保约束的准确性。
（3）在装配空间中检验零件组装中的缺陷与问题，检查各零部件在装配中是否存在冲突，并进行相应的修改与调整，完善设计细节。
五、三维技术在水利水电设计中的具体应用
从传统的手工绘制方面分析，难度较大，并且无法确保精度。传统手工绘制曲线不但有较大的难度，并且操作方式过于复杂，但是使用AutoCAD技术，可以更好的解决这些问题，取得更佳的绘图效果。具体操作方式如下：
1、Excel数据处理
数据的准确性是首要保证的一点因素，对前期观察的各种数据做仔细核对，之后另外输入一组数据，将其坐标化转化。例如执行命令为spline，可以先复制Excel的曲线坐标，再黏贴执行即可。
2、水库水位绘制
首先对水位和相应的库容进行数据输入，完成数据输入后可以充分借助表格中各项自带功能，快速准确的计算各种复杂的库容差值。之后再依照具体的计算结果转化成相应的坐标，再继续输入。所有输入操作完成后，同时放大至最佳辨识度和美观度大小。所有调整工作完成之后，重新定位坐标点，这样操作步骤不但能够完成曲线绘制的命令，而且能够更方便的完成曲线绘制工作。从这些步骤中可以看出，CAD技术绘制曲线的强大功能和具体的操作过程。
水利水电工程之中加入三维设计方式，能够有效提升工程的建设质量，节约质量成本的同时，有效节约设计时间，切实保证了设计成果在实际应用中的效果，这种三维设计方式在将来的水利水电设计过程中，必然会有十分广泛的运用。
六、结束语
综上所述，在水利水电工程设计过程中，三维协同设计方法可以有效利用，如果能够科学利用该设计方法，就可以有效提升水利水电工程设计的水平，保证设计的效果。
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