解析图形在水利水电工程水文设计的应用

常亮

【摘要】本文主要在对水利水电工程水文设计中存在的主要问题分析的基础上，从数字化成图技术的应用优势分析入手，探讨图形在水利水电工程水文设计中的应用。

【關键词】水文设计；主要问题；成图技术；应用优势

当前在进行水利水电工程项目规划设计过程中，由于受到地理水文知识熟知度的影响，可能会造成相应的偏差和漏洞问题的出现，从而对工程施工带来了较大的困扰。而通过图形构建和解析的方式，能够有效促进工程设计的完善，以下就此进行分析。

一、水利水电工程水文设计的问题分析

水利水电工程的设计中需要用到较多水文地理方面的知识，尤其是涉及到计算一些水文参数。水文地理的一些随机变量、概率、重现期等参数出现偏差，或是由项目建设引起的施工现场周边环境的地质条件出现改变，这些都会使水利水电工程的设计存在漏洞，进而造成工程在实际施工中出现施工量多大、施工难度增加，而如果工程建设对周边环境的地质条件产生的影响过大时，还有可能出现滑坡等重大地质灾害，项目设计也与实际要求不相符合，如蓄水期出现蓄水量不足的问题，当洪涝、干旱等自然灾害发生时，项目无法合理的进行调控，应急能力满足不了实际需要。造成水利水电工程设计存在漏洞的原因主要有以下几个方面：

首先，水利水电工程水中的水文参数较多，工程设计人员对汇水面、降水量以及供水周期和枯水需求量等具有概率性偏差的数据计算不到位，从而造成了水利水电工程设计缺陷。

其次，水利水电工程的各个水文参数之间存在着较为紧密的相互联系，而设计人员会经常忽视项目建设过程中单个水文参数变化所引起的对于其他水文参数所在造成的关联性影响，最终使得水利水电工程设计方案的缺乏全面性，在防渗漏设计、防侧移加固等方面的不完善，最终造成设计规划方案存在漏洞。

第三，工程设计人员在进行方案设计的过程中没有对水利水电工程建设的实际情况进行充分考虑，过得的关注了水文地理条件从而没有对水利水电工程的基础条件进行充分重视，最造成水利水电工程施工难度较大。

二、数字化图形的应用优势分析

首先，在当前的测绘市场竞争环境以及计算机制图技术的深入发展和推广应用过程中，传统的手工制图方法已经不能与当前的发展需要相适应，而数字化成图技术在很大程度上精简了以往较为繁杂的手工制图作业流程，并且通过计算技术的应用便于问题的及时修改和纠正，有效避免了过多工序所造成的累积误差并提升了工作效率。例如长江委水文局试点开发的水下自动成图系统，在长江堤防隐蔽性工程水文勘测中实现了数字化的成图作业，取得了较好的应用成果，为水利水电工程测绘奠定了坚实基础。

其次，数字化成图技术的应用也有效减少了扫描矢量化所产生的经济支出及人力资源浪费，同时也有利于制图成果质量的提升。手工制图过程中容易出现多种工序造成的累积误差、着墨不均或者是线条粗细度和精准度的问题，对成图质量有着较大的影响。而数字化成图技术能够规避多种人为因素影响，按照规范要求进行各种参数及规格设置，且能够对发现的各项问题进行及时的修正处理。

三、图形在水利水电工程水文设计中的应用

（一）CAD技术在水利水电工程水文设计中的应用

通常在采用CAD技术进行水利水电工程水库库容——水文特性曲线以及溢流坝断面曲线绘制的过程中，如果采用点坐标的逐个输入的方法进行曲线的绘制，势必会花费较多的时间和精力，但是通过CAD技术或者是结合其他软件，会局简便性和可操作性，同时在此过程中还能直接进行编辑和修改，更好的水文设计服务。

1.绘制坝面曲线

在进行溢流段坝面曲线绘制的过程中，可以借助于CAD绘制样条曲线中的spline功能，并结合EXCEL表格数据处理来进行。具体过程如下：

首先在EXCEL表格中进行数据处理后，将数据转化为坐标。随后在CAD中执行相应的spline命令，并将EXCEL表格中的数据坐标粘贴到CAD中的命令行，最终完成溢流段坝面曲线的绘制。

2.绘制水库水位和库容关系曲线

该曲线的绘制是在根据当前一直的水库水位、库容等数值的基础上，采用CAD表格中的计算功能进行曲线坐标的确定。

首先在CAD中绘制包含水位以及对应库容数值的表格，并运用其运算功能进行库容差值的计算。其次在进行坐标输入的过程中，由于水位与库容的数值相差较大，需要进行相应的坐标调整以确保曲线的美观性和便于使用。可以通过对坐标比例因子的调整，将水位差值放大相同的倍数。在此过程中需要注意的是进行水位差值查询时应除以相对应的扩大倍数才为实际的水位差值。随后，执行CAD中的用户坐标UCS命令，将坐标原点定义在死水位和死库容相对应的坐标点上。最后，执行样条曲线Spline命令，并进行调整后的坐标输入。通过以上方法绘制的曲线图形更具准确性，提供了较大的便利性。

（二）数字化成图技术

1.数字化成图技术概述

传统的水利水电工程成图方法主要是借助于及计算机进行人工测量成果的展现，首先需要对等高线以及地形符号等进行人工草绘，随后在经过审校和修改之后进行着墨清绘，最终由验收部分审定后形成成果资料。该过程中所花费的时间周期以及物资消耗相对较大，并且不能直接采用计算机进行必要的分析和计算，需要进行人工量算。

而对于数字化成图技术来说，其主要是将野外测量作业中获得的各项数据由计算机转换为成图软件能够接收的格式并在编辑界面中进行展绘，随后利用相应的软件功能进行等高线以及其他地形要素和相关图示的自动生成，随后进行在进行审校后得出图形。并且经过以上处理的图形具有矢量特性，能够直接用于分析和计算，有效的节省了人力物力，并大大缩短了成图周期。

2.数字化成图技术在水利水电工程水文设计中的应用

（1）光栅图的矢量化

在陆上草图进行校验审核后采用扫描仪进行扫描处理，从而形成光栅格式的数据文件，随后经由矢量化软进行光栅矢量化处理，将其转变为矢量格式的数据文件，并在充分结合陆上及水下地理的基础上上对其进行合并，最终形成较为完整的测绘图形。虽然不同软件的矢量化功能存在着相应的差异，但是其都具有相应的属性输入、曲线跟踪矢量化技术，由此就在一定程度上提升了光栅矢量化的速度。同时需要注意的是应注意图形扫描过程中的误差控制，需要对扫描图形进行必要的两侧，从而将其误差控制在允许的范围内。

（2）数字化成图软件

主要是受到了测点较稀以及光滑需求等原因的影响，水下成图软件可能会出现相应的等高线较差或者走向不明等测绘问题，所以需要对其所生成的水下等高线德等进行全面的检查，并对存在的不合理问题进行修改处理，最终形成准确的等高线图。另一方面，如果陆上图形是由扫描矢量化而生成的，该种情况下可以将陆上地形直接拼入到水下地形图中或者是单独进行格式转换，随后在AUTOCAD或者是MICROSTATION中进行拼接。通常情况下成图软件具备分幅和打印输出的功能，可以按照地形图要求进行相应的分幅和打印输出处理。

参考文献：

[1]邱全伟，解析图形在水利水电工程水文设计中的应用[J].建筑工程技术与设计，2014（34）

[2]薛建强，水利水电工程水文设计评价方法[J].中国西部科技，2008（21）：07-08

[3]由希尧，水利水电工程水文设计评价方法[J].新疆水利，2008（2）：04-07