Civil3D技術(shù)在水利工程中的有效應(yīng)用

王利超 王福增 呂學(xué)軍

摘 要：Civil 3D是Autodest公司發(fā)明的智能三維設(shè)計(jì)軟件，目前被廣泛應(yīng)用到水利、勘查、道路及場(chǎng)地規(guī)劃等多種領(lǐng)域中，其是能夠?qū)崿F(xiàn)從設(shè)計(jì)方案、施工、效果圖到動(dòng)畫漫游的集成化設(shè)計(jì)工具，技術(shù)設(shè)計(jì)要素的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)更新功能有效降低工程設(shè)計(jì)的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而能夠滿足工程中所見即所得的設(shè)計(jì)目的。

關(guān)鍵詞：Civil 3D技術(shù)；水利測(cè)量；縱斷面

中圖分類號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Civil 3D技術(shù)是目前我國設(shè)計(jì)行業(yè)普遍使用的一款針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)備領(lǐng)域的設(shè)計(jì)軟件，此軟件能夠根據(jù)專業(yè)的不同需求專門定制，其中的三維動(dòng)態(tài)工程模型能夠快速地實(shí)現(xiàn)道路場(chǎng)地、工程、場(chǎng)地規(guī)劃及排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中的縱斷面、曲面、標(biāo)注及橫斷面通過動(dòng)態(tài)的方式相互連接，能夠快速且便捷地設(shè)計(jì)多種方案，從而為決策提供全新的圖紙，備受交通、水利、規(guī)劃及市政等行業(yè)設(shè)計(jì)人員的喜愛。該文以某渠道為例，分析了Civil 3D技術(shù)在地形曲面創(chuàng)建及坡度分析、壩體開挖等測(cè)量中的應(yīng)用。

1 某渠道的設(shè)計(jì)

1.1 渠道的概況

渠道位于A市B縣，為該縣的輸水總干渠，總長25 km，流量為65 m3/s，總干渠從中游渠引水，其能夠灌溉的面積為3.84萬km2，渠道為大型規(guī)模，三級(jí)工程級(jí)別。

1.2 曲面的創(chuàng)建

Civil 3D技術(shù)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)就是曲面的創(chuàng)建，原始地形曲面主要通過以下方式構(gòu)成：其一，通過地形圖高程點(diǎn)實(shí)現(xiàn)；其二，通過插入點(diǎn)文件實(shí)現(xiàn)；其三，通過地形圖等高線實(shí)現(xiàn)；其四，通過縱橫斷面數(shù)據(jù)文件的導(dǎo)入實(shí)現(xiàn)；其五，通過landxml.文件的導(dǎo)入實(shí)現(xiàn)。其中除了通過縱橫斷面數(shù)據(jù)文件的導(dǎo)入實(shí)現(xiàn)曲面的創(chuàng)建，其他4種方法一般在點(diǎn)文件及地形圖文件的曲面生成中使用，因此方法不可取。

2.1 縱橫斷面數(shù)據(jù)的處理

通過縱橫斷面數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入實(shí)現(xiàn)曲面的創(chuàng)建，要根據(jù)軟件的固定格式對(duì)縱斷面及橫斷面的文件進(jìn)行分別創(chuàng)建。

在設(shè)計(jì)渠道工程過程中，測(cè)繪數(shù)據(jù)一般通過Excel表格提交，通過轉(zhuǎn)換得到軟件需求數(shù)據(jù)類型及格式。項(xiàng)目渠道為25 km，橫斷面測(cè)量數(shù)據(jù)有400多項(xiàng)，檢查并且轉(zhuǎn)換測(cè)量數(shù)據(jù)，從而滿足項(xiàng)目曲面生成所用的時(shí)間需求，時(shí)間為1h左右。

2.2 原始地形曲面的生成

在縱斷面及橫斷面的數(shù)據(jù)文件處理完成之后，就能夠?qū)崿F(xiàn)原始地形曲面的創(chuàng)建。首先，創(chuàng)建渠道的路線，Civil 3D軟件中的路線生成不僅能夠通過手工進(jìn)行繪制，還能夠通過對(duì)象進(jìn)行創(chuàng)建。該文通過外業(yè)工作設(shè)計(jì)路線進(jìn)行，也就是通過已有的導(dǎo)航圖，直接實(shí)現(xiàn)路線的創(chuàng)建。

使用原始地形的點(diǎn)或者等高線，通過“曲面創(chuàng)建——定義——等高線”此命令添加等高線，生成地形曲面。將曲面作為參考，創(chuàng)建和元數(shù)據(jù)具有動(dòng)態(tài)關(guān)系的智能對(duì)象。在實(shí)現(xiàn)三角網(wǎng)地形曲面的創(chuàng)建之后，通過Civil 3D軟件的“對(duì)象查看器”功能對(duì)三維地形曲面進(jìn)行查看。在創(chuàng)建地形曲面之后，能夠根據(jù)地形曲面分析渠道工程的高度、匯流等數(shù)據(jù)。

2.3 本地模板的設(shè)置

Civil 3D中具備中國標(biāo)準(zhǔn)圖形模塊，在應(yīng)用過程中要對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪常用模板文件的設(shè)置。

其一，將點(diǎn)標(biāo)簽樣式轉(zhuǎn)變成為勘測(cè)點(diǎn)，從而對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分，還能夠添加多個(gè)點(diǎn)樣式，象土石分界點(diǎn)、原始點(diǎn)等；

其二，添加自定義點(diǎn)文件格式；

其三，修改曲面樣式，一般以實(shí)際的需求設(shè)置多個(gè)曲面，象設(shè)計(jì)曲面、原始曲面等，不同曲面設(shè)置不同的顏色及展現(xiàn)方式；

其四，其他設(shè)置，象線形、圖層及字體等。

3 縱橫斷面的設(shè)計(jì)及工程量的計(jì)算

3.1 設(shè)計(jì)縱斷面

縱斷面的設(shè)計(jì)是在原始地形曲面創(chuàng)建基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。首先創(chuàng)建原始地形的縱斷面數(shù)據(jù)，根據(jù)軟件操作一步步實(shí)現(xiàn)。如果軟件中的縱斷面數(shù)據(jù)都是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，就要更改原始路線及地形，縱斷面數(shù)據(jù)也會(huì)發(fā)生變化。在此之后，通過渠道規(guī)模和縱斷面圖對(duì)水利工程參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，從而設(shè)計(jì)縱斷面線。

3.2 橫斷面的設(shè)計(jì)

通過縱斷面對(duì)水利工程參數(shù)計(jì)算結(jié)果，能夠得出渠道橫斷面的形式，在軟件中實(shí)現(xiàn)橫斷面的設(shè)計(jì)，要通過裝配進(jìn)行定義。該工程Civil 3D裝配形式為渠道襯砌底部臨土斷面，剔除渠道襯砌的厚度斷面，兩者中間存在襯砌厚度，因此在標(biāo)準(zhǔn)橫斷面繪制過程中要通過特殊手段實(shí)現(xiàn)?？梢詫?duì)裝配插入點(diǎn)的修改及裝配基準(zhǔn)點(diǎn)的位置相對(duì)關(guān)系實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)步驟為：

其一，創(chuàng)建渠道臨土面裝配。通過CAD中的畫線功能實(shí)現(xiàn)渠道標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的繪制，對(duì)渠道臨土面位置進(jìn)行測(cè)量，通過常規(guī)的裝配對(duì)部件進(jìn)行選擇，從而實(shí)現(xiàn)渠道剔除斷面的裝配；

其二，通過裝配插入點(diǎn)表現(xiàn)形式進(jìn)行修改。在完成裝配之后選擇裝配線，將插入點(diǎn)改為可見性，之后選擇編輯裝配樣式選項(xiàng)中的標(biāo)記，通過部件右側(cè)菜單選擇插入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)插入點(diǎn)表現(xiàn)形式的定義；

其三，對(duì)基準(zhǔn)線點(diǎn)及插入點(diǎn)位置進(jìn)行修改。裝配選中之后將界面放大，從而看見基準(zhǔn)線點(diǎn)的藍(lán)色圓框具有2個(gè)藍(lán)色點(diǎn)，上為圓形，下為正方形。

3.3 土程量的計(jì)算

創(chuàng)建渠道裝配之后，根據(jù)渠道生成操作提示生成渠道，之后進(jìn)行土程量的計(jì)算。Civil 3D的工程量計(jì)算原理是曲面的對(duì)比，根據(jù)曲面的基準(zhǔn)及目標(biāo)的相對(duì)位置計(jì)算曲面夾范圍體積。因此在土程量計(jì)算之前要對(duì)曲面進(jìn)行設(shè)計(jì)及清廢。設(shè)計(jì)曲面及清廢曲面的過程較為簡(jiǎn)單，前者根據(jù)軟件提示一一進(jìn)行，后者通過選擇渠道實(shí)現(xiàn)，右擊“渠道特型”選擇曲面選項(xiàng)欄的新建曲面，選擇清楚連接代碼在曲面中添加，點(diǎn)擊應(yīng)用及確定。在完成以上操作之后，對(duì)水利渠道進(jìn)行采樣，之后生成采樣線，實(shí)現(xiàn)渠道材質(zhì)的制定及工程量、清廢工程量、土方挖的計(jì)算。

在設(shè)置渠道材質(zhì)之后，生成工程量統(tǒng)計(jì)表及橫斷面圖。生成渠道之后，根據(jù)渠道中的要素線生成縱斷面圖設(shè)計(jì)線。在熟練掌握Civil 3D軟件之后，就能夠降低渠道斷面的設(shè)計(jì)時(shí)間，尤其在方案發(fā)生變化之后，工程量變化的計(jì)算也能夠在短時(shí)間內(nèi)完成，設(shè)計(jì)的速度及精準(zhǔn)度都有了進(jìn)一步的提高。

3 結(jié)語

Civil 3D軟件的操作較為簡(jiǎn)單，在熟練掌握操作流程之后，能夠快速的且熟練的使用在工程設(shè)計(jì)中。軟件自身的工作模式較靈活，用戶根據(jù)自身需求對(duì)軟件進(jìn)行操作，如果只是想要對(duì)工程量進(jìn)行計(jì)算，那么就可以進(jìn)行簡(jiǎn)單地設(shè)定，根據(jù)指定順序操作；如果要使縱斷面、平面圖滿足出圖標(biāo)準(zhǔn)，就要設(shè)計(jì)者積累在工程中常用的造型及轉(zhuǎn)配制作模塊的經(jīng)驗(yàn)，從而滿足設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性及高效性。

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