三维协同设计在水利水电工程设计中的应用

黄宏亮

摘 要 在我国，水利水电工程属于规模较大、难度较强、高新技术应用率较高的大规模工程。水里水电工程在进行开发和实施过程中，最为基础和关键的部分，就是对工程施工的设计，而水利水电工程的设计，则需要考虑多种因素，需要多领域多专业的配合才能做到的。因此，水利水电工程的设计要求精确迅速，以达到误差少，节省资源等目的。近年来，水利水电工程设计研发出三维设计软件并得以应用，三维设计软件从一定程度上提升了工程设计的效率和效果，特别是三维协同设计。

关键词 三维协同设计 水利水电工程 应用研究

中图分类号：TP39 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.06.016

Application of 3D Collaborative Design in Water Resources

and Hydropower Engineering Design

HUANG Hongliang

（Changjiang Institute of Technology， Wuhan， Hubei 430212）

Abstract In China， water conservancy and hydropower project belongs to the larger， more difficult is strong， high utilization rate of large-scale high-tech engineering. Water and hydropower projects dealing with the development and implementation process， the most basic and critical part is the design of the project construction， and water conservancy and hydropower engineering design， you need to consider a variety of factors， the need of multi-disciplinary cooperation in various fields in order to achieve a. Therefore， water conservancy and hydropower engineering design requirements accurately and quickly， in order to achieve less errors and saving resources. In recent years， water conservancy and hydropower engineering design and development of three-dimensional design software and to apply， three-dimensional design software to some extent， enhance the efficiency and effectiveness of project design， especially three-dimensional collaborative design.

Key words 3D collaborative design; water resources and hydropower; application research

水利水电工程的设计，是水利水电工程建设的重要依据。在水利水电工程设计的发展中，主要经历了三个较为具有代表性的阶段，分别是手工绘图阶段、电脑绘图阶段以及三维设计阶段。目前国内最为尖端的技术，就是三维协同设计技术，三维协同设计技术是由三维CAD技术演进而来的，并在三维CAD技术的基础上，实现了多领域协同的可能，具有许多CAD技术无法比拟的优势，业已成为当前水利水电工程设计的发展主流趋势。本文主要通过研究三维协同设计的概念、应用价值、发展现状以及软件的分析和应用，分析三维协同设计的发展前景。

1 三维协同设计的概念

三维协同设计是一种能够将各领域技术人员进行同平台工作的协作型设计软件，也就是说，三维协同设计也可以被称为是三维模型设计的协同效应。这种设计工作方法，能够将各种不同领域的工作人员的工作变得精准化和可视化。并且能够有效的提高水利水电工程设计的效率和质量。当代水利水电工程建设中，工程复杂性越来越高，工程的规模越来越大，而三维协同设计技术能够充分满足当前越来越高的设计要求，对设计过程中的多角度多领域的平衡能力也越来越高，使得三维协同设计在产生和发展之余，成为水利水电工程的热门技术。在水利水电工程的设计发展中，另一项广受关注的设计要求，就是环保节约的要求，而在水利水电工程的建设中，做到“投资省、耗能低、环保好”，也是当代水利水电工程设计中广受重视的设计出发点之一。这些要求，都能通过三维协同技术得以实现，三维协同技术能够极大的减少水利水电工程设计过程中的人才和物料的浪费，并且能够通过虚拟模拟，极大地减少了水利水电工程建设施工中出现的问题，对水利水电工程的施工具有非常重要的指导作用。

2 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。

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 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。

2.5 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。

3 三维协同设计行业发展现状

三维协同设计技术，作为一种高新水利水电工程设计技术，在我国的市场中具有非常好的发展前景，并且这种技术，已经率先在机械、电子、石油、电力甚至是航天领域中应用，并起到了非常关键的作用，提升了上述领域中的产品设计质量和使用体验，而在水利水电工程设计中，三维协同技术从2003年期就已经开始研究，受到当时许多先进的研究单位的重视和研究，并于5年后在业界小范围的应用，主要在我国的各个省份的枢纽建设中起到了关键的作用，也使业界看到三维协同技术的优势。三维协同技术在水利水电工程的建设和设计中，能够直观地将设计的理念和结果通过计算机表现出来，更加符合人类的思维方式和思维习惯，将二维设计技术中，需要技术人员将二维的设计内容转为三维的设计内容的步骤，减少了由于认知问题所出现的错误和误差。从而减少了设计的修改和变化次数，提高了设计的效率。

但现如今，我国国内并没有大面积地推广和应用三维协同技术，这是由于我国国内应用于三维协同技术的计算机平台较少，需要依托于其他国家的计算机应用平台，才能够使用和进行水利水电工程的三维协同技术的设计。并且三维协同技术的费用较高，许多省市三维协同设计平台的应用和二次开发力度不够，开发经验和使用经验贫乏，无法大范围推广使用三维协同技术，为三维协同技术的开发和使用带来了一定的阻碍。我国的三维协同技术存在一定的广阔空间，但目前的技术发展不成熟，发展速度较为缓慢。

4 三维协同设计的软件使用优势

目前在我国应用较多的三维协同设计软件为Microstation Bentley系列软件，下面主要分析Microstation Bentley软件在三维系统设计过程中的使用优势。

4.1 Microstation Bentley软件在工作效率提升中的优势

Microstation Bentley 软件，是三维协同设计技术使用中较为常用的一种软件，设计人员能够在进行设计前，将该项目的各个领域的设计需求和设计目标进行文件建立，并分别将各个文件建立在Microstation Bentley 软件中，以种子文件的形式表达出来，这种方式能够使各领域的工程设计人员通过找到自己的子文件进行设计工作，并且文件在进行设计和修改后能够保存在Microstation Bentley 软件中，无需设计人员自己单独创建文件进行保存，且在同一平台中的各位工程设计人员可以进行沟通和分析，将设计中所遇到的问题进行及时的修改，也使得工程设计的团队的设计速度和设计效率得到非常大的提高。

4.2 Microstation Bentley系列软件具有非常精准的工程量计算结果

Microstation Bentley 软件的另一大优势，就是能够非常精准地计算出工程计量的结果和数据，设计人员在使用二维技术或三维CAD技术进行设计时，需要进行人工手动计算各部分的数据和结果，人工计算的数据结果无法做到100%准确，不可避免地会出现错误和漏洞。但通过Microstation Bentley 软件进行三维协同设计，设计人员能够通过该软件对设计过程中出现的不同的数据和结果进行精准的区分和计算，保证了工程量计算的零失误。设计人员的主要工作就是将工程所需的材料和数据进行不同属性模块的定义，就可以达到零失误的目的。

4.3 Microstation Bentley系列软件的建模形象直观

水利水电工程在设计完成后，需要向业主方进行设计理念和方案的汇报，传统的二维技术或三维CAD技术，无法做到对设计方案进行三维立体和动态的建模，设计人员只能通过书面文字形式或者是通过手工制作模型的形式进行汇报，书面文字形式的汇报方法缺乏主观感受，而手工制作模型又无法动态地表现出设计的成果和理念。因此，这两种方法在设计结果的汇报上都给设计人员带来了很大的不便。通过Microstation Bentley 软件，设计人员能够将设计理念和设计结果通过三维模型的方式进行展示，而设计成果能够通过渲染、动画、配音等方式，对水利水电工程建设后的使用做出模拟。保证了业主方在听取汇报时的感官感受，大大提高了设计方案的回报效果，有效提高了业主方的满意程度。

参考文献

[1] 胡燚，张运东，张强.三维CAD技术在水利水电工程设计中的应用分析[J].硅谷，2013.23：66+71.

[2] 高博.三维协同设计在水利设计院中的应用[J].水科学与工程技术，2013.5：94-96.

[3] 原婷婷.三维协同设计在水利水电工程设计中的应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2014.7：296.

[4] 陈亚军，何文波，王浩民.三维协同设计在水利水电工程设计中的应用[J].工程建设与设计，2013.8：23-24.

[5] 陈亚军.三维协同设计在水利水电工程设计中的应用[J].中国建设信息，2013.18：40-43.