三维动画在水利工程设计中的应用

霍燃 赵蓓

随着可视化技术的快速发展，三维动画逐步应用于水利水电工程设计中，通过精细化绘制水工建筑物和工程构造动画，使得人们可以直观了解水利工程的设计原理、运作逻辑和过程，有效提升水利工程建设的效率与水平。《现代水利水電工程项目管理理论与实务》结合现代工程项目管理理论知识，围绕项目管理的不同要素进行深入论述，清晰阐释了合同管理、质量管理、投资管理、风险管理等环节的核心要点，为研究三维动画在水利工程设计中的应用提供了良好的理论参考和实践参照。

《现代水利水电工程项目管理理论与实务》共十一章。第一章从项目管理的知识体系出发，系统概述了工程项目管理相关的理论内容。第二章围绕工程项目的实施过程展开论述，不仅介绍了工程项目建设的主要流程和细分环节，而且结合水利水电工程项目实例，详细阐述了具体的项目实施过程以及管理模式。第三章以工程招标与投标为论述主题，分别阐述了政府采购招标和工程项目招标之间的内在联系、区别，并且介绍了部分投标报价的有效策略和技巧。第四章针对合同管理相关内容进行深入讨论，详细分析了承包施工的常见合同问题。第五章至第十章分别介绍了工程项目的质量管理、进度管理、投资管理、人力资源管理、风险管理以及项目评估等内容。第十一章引用具体案例分析了水利水电工程项目管理理论的实际应用。

水利工程是一项涉及范围广、建设周期长的系统性工程，需要测绘、地质、建筑等多个专业相互配合、共同设计。但由于设计图纸复杂抽象，因此普通的二维图像无法准确传达物体的质感、形态。为此，三维动画的创新应用有效解决了这一问题，可以生动直观地呈现出工程项目的整体效果、内部构成、技术路线等，在水利工程设计中发挥着日益重要的作用。具体来说，水利工程采用三维动画表达设计构想的现实意义主要体现在以下几个方面：

第一，清晰展示水利工程建筑物主体结构。三维动画技术凭借其立体化图景，能够多维度、全方位地展现工程建筑的内部结构、设施排布，使得不同材质的水利设施得以清晰呈现。其中，设计人员利用建筑物投影图能够系统描绘出建筑物的基本轮廓，并借助建模技术，使得平面设计图转化为立体模型，从而得到建筑物的实景动画；建模完毕后，虚拟动画与真实物体之间还存在较大差异，需要利用材质纹理技术来赋予“素模”真实的纹理感，使得动画更符合真实物体的外观。相比于平面化的工程图纸，三维动画可以全方位、多视角地展示产品的外观以及内部结构的特性，并赋予画面灵魂，使其自由运动，增强画面的真实性。

第二，直观呈现专业化设备的布置情况。通常情况下，水利枢纽厂房中会布置暖通、水机、电气等专业化设备，但普通的二维图纸仅能简单呈现平面上的位置分布，或者用数字符号来标识各个设备布置的高度，表达较为抽象。而三维动画技术能够将各个专业设备的具体位置、摆放情况、形制特点等有效呈现出来，使人们可以直观理解不同设备在真实情况下的相互关系，并且可以模拟设备的实际工作过程，形象展现设备的工作原理和操作流程或者动态演示水利枢纽的运作过程。

具体来说，三维动画在水利工程中的实际应用主要包括以下几个方面：

水闸水下冲坑监测。结构断裂、水坑塌陷、土壤流失等会导致水闸地基出现渗流严重、水流流态异常等现象，为了有效防止这类现象的出现，在修建水利工程时不仅会严格把控施工和质检环节的质量，而且需要借助三维动画技术来开展定期质检，及时排查安全隐患。例如运用三维动画技术来检测下游水流的冲坑情况，不仅能够得到精准的测量数据，而且可以得到形象具体的三维可视图，使得维修人员精准确定冲坑位置，实施定向修复。这种检测方法可有效节省人力、物力成本，提高检测的准确性。

地形地质测绘。坝区地形地质测绘是水利工程建设的重要环节，但由于测量难度大、准确性低，始终无法实现有效测量。随着三维动画技术的广泛应用，技术人员可以结合等高线数据，以数字化形式呈现地形地势的外观模型，并在此基础上进一步绘制具体的地貌形态，如引水洞、泄洪洞、大坝、上下游围堰等，从而使得整个坝区的地形结构和水利设施排布得到科学规划、精准呈现。同时，随着工程施工不断推进，三维动画技术可以结合工程坝区的地貌变化和建筑物实景来不断更新完善动画模型，保证测绘的实时性和真实感。此外，仿真三维实体技术通过旋转、剖面、切割、深挖等操作，可以完整勾勒出山体的地质实体，从而精准计算出山体挖掘所需的沙石量、土方量。

作者简介：霍燃（1984—），女，河北保定人，硕士，河北工艺美术职业学院副教授，研究方向为动漫设计赵蓓（1978—），女，河北保定人，河北工艺美术职业学院副教授，研究方向为媒体设计