解析圖形在水利水電工程水文設(shè)計(jì)的應(yīng)用
【摘要】本文主要在對(duì)水利水電工程水文設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題分析的基礎(chǔ)上，從數(shù)字化成圖技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析入手，探討圖形在水利水電工程水文設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】水文設(shè)計(jì)；主要問(wèn)題；成圖技術(shù)；應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
當(dāng)前在進(jìn)行水利水電工程項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于受到地理水文知識(shí)熟知度的影響，可能會(huì)造成相應(yīng)的偏差和漏洞問(wèn)題的出現(xiàn)，從而對(duì)工程施工帶來(lái)了較大的困擾。而通過(guò)圖形構(gòu)建和解析的方式，能夠有效促進(jìn)工程設(shè)計(jì)的完善，以下就此進(jìn)行分析。
一、水利水電工程水文設(shè)計(jì)的問(wèn)題分析
水利水電工程的設(shè)計(jì)中需要用到較多水文地理方面的知識(shí)，尤其是涉及到計(jì)算一些水文參數(shù)。水文地理的一些隨機(jī)變量、概率、重現(xiàn)期等參數(shù)出現(xiàn)偏差，或是由項(xiàng)目建設(shè)引起的施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境的地質(zhì)條件出現(xiàn)改變，這些都會(huì)使水利水電工程的設(shè)計(jì)存在漏洞，進(jìn)而造成工程在實(shí)際施工中出現(xiàn)施工量多大、施工難度增加，而如果工程建設(shè)對(duì)周邊環(huán)境的地質(zhì)條件產(chǎn)生的影響過(guò)大時(shí)，還有可能出現(xiàn)滑坡等重大地質(zhì)災(zāi)害，項(xiàng)目設(shè)計(jì)也與實(shí)際要求不相符合，如蓄水期出現(xiàn)蓄水量不足的問(wèn)題，當(dāng)洪澇、干旱等自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，項(xiàng)目無(wú)法合理的進(jìn)行調(diào)控，應(yīng)急能力滿足不了實(shí)際需要。造成水利水電工程設(shè)計(jì)存在漏洞的原因主要有以下幾個(gè)方面：
首先，水利水電工程水中的水文參數(shù)較多，工程設(shè)計(jì)人員對(duì)匯水面、降水量以及供水周期和枯水需求量等具有概率性偏差的數(shù)據(jù)計(jì)算不到位，從而造成了水利水電工程設(shè)計(jì)缺陷。
其次，水利水電工程的各個(gè)水文參數(shù)之間存在著較為緊密的相互聯(lián)系，而設(shè)計(jì)人員會(huì)經(jīng)常忽視項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中單個(gè)水文參數(shù)變化所引起的對(duì)于其他水文參數(shù)所在造成的關(guān)聯(lián)性影響，最終使得水利水電工程設(shè)計(jì)方案的缺乏全面性，在防滲漏設(shè)計(jì)、防側(cè)移加固等方面的不完善，最終造成設(shè)計(jì)規(guī)劃方案存在漏洞。
第三，工程設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的過(guò)程中沒(méi)有對(duì)水利水電工程建設(shè)的實(shí)際情況進(jìn)行充分考慮，過(guò)得的關(guān)注了水文地理?xiàng)l件從而沒(méi)有對(duì)水利水電工程的基礎(chǔ)條件進(jìn)行充分重視，最造成水利水電工程施工難度較大。
二、數(shù)字化圖形的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析
首先，在當(dāng)前的測(cè)繪市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境以及計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)的深入發(fā)展和推廣應(yīng)用過(guò)程中，傳統(tǒng)的手工制圖方法已經(jīng)不能與當(dāng)前的發(fā)展需要相適應(yīng)，而數(shù)字化成圖技術(shù)在很大程度上精簡(jiǎn)了以往較為繁雜的手工制圖作業(yè)流程，并且通過(guò)計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用便于問(wèn)題的及時(shí)修改和糾正，有效避免了過(guò)多工序所造成的累積誤差并提升了工作效率。例如長(zhǎng)江委水文局試點(diǎn)開(kāi)發(fā)的水下自動(dòng)成圖系統(tǒng)，在長(zhǎng)江堤防隱蔽性工程水文勘測(cè)中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的成圖作業(yè)，取得了較好的應(yīng)用成果，為水利水電工程測(cè)繪奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
其次，數(shù)字化成圖技術(shù)的應(yīng)用也有效減少了掃描矢量化所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)支出及人力資源浪費(fèi)，同時(shí)也有利于制圖成果質(zhì)量的提升。手工制圖過(guò)程中容易出現(xiàn)多種工序造成的累積誤差、著墨不均或者是線條粗細(xì)度和精準(zhǔn)度的問(wèn)題，對(duì)成圖質(zhì)量有著較大的影響。而數(shù)字化成圖技術(shù)能夠規(guī)避多種人為因素影響，按照規(guī)范要求進(jìn)行各種參數(shù)及規(guī)格設(shè)置，且能夠?qū)Πl(fā)現(xiàn)的各項(xiàng)問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的修正處理。
三、圖形在水利水電工程水文設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
�。ㄒ唬〤AD技術(shù)在水利水電工程水文設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
通常在采用CAD技術(shù)進(jìn)行水利水電工程水庫(kù)庫(kù)容――水文特性曲線以及溢流壩斷面曲線繪制的過(guò)程中，如果采用點(diǎn)坐標(biāo)的逐個(gè)輸入的方法進(jìn)行曲線的繪制，勢(shì)必會(huì)花費(fèi)較多的時(shí)間和精力，但是通過(guò)CAD技術(shù)或者是結(jié)合其他軟件，會(huì)局簡(jiǎn)便性和可操作性，同時(shí)在此過(guò)程中還能直接進(jìn)行編輯和修改，更好的水文設(shè)計(jì)服務(wù)。
1.繪制壩面曲線
在進(jìn)行溢流段壩面曲線繪制的過(guò)程中，可以借助于CAD繪制樣條曲線中的spline功能，并結(jié)合EXCEL表格數(shù)據(jù)處理來(lái)進(jìn)行。具體過(guò)程如下：
首先在EXCEL表格中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)。隨后在CAD中執(zhí)行相應(yīng)的spline命令，并將EXCEL表格中的數(shù)據(jù)坐標(biāo)粘貼到CAD中的命令行，最終完成溢流段壩面曲線的繪制。
2.繪制水庫(kù)水位和庫(kù)容關(guān)系曲線
該曲線的繪制是在根據(jù)當(dāng)前一直的水庫(kù)水位、庫(kù)容等數(shù)值的基礎(chǔ)上，采用CAD表格中的計(jì)算功能進(jìn)行曲線坐標(biāo)的確定。
首先在CAD中繪制包含水位以及對(duì)應(yīng)庫(kù)容數(shù)值的表格，并運(yùn)用其運(yùn)算功能進(jìn)行庫(kù)容差值的計(jì)算。其次在進(jìn)行坐標(biāo)輸入的過(guò)程中，由于水位與庫(kù)容的數(shù)值相差較大，需要進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)調(diào)整以確保曲線的美觀性和便于使用。可以通過(guò)對(duì)坐標(biāo)比例因子的調(diào)整，將水位差值放大相同的倍數(shù)。在此過(guò)程中需要注意的是進(jìn)行水位差值查詢(xún)時(shí)應(yīng)除以相對(duì)應(yīng)的擴(kuò)大倍數(shù)才為實(shí)際的水位差值。隨后，執(zhí)行CAD中的用戶坐標(biāo)UCS命令，將坐標(biāo)原點(diǎn)定義在死水位和死庫(kù)容相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)上。最后，執(zhí)行樣條曲線Spline命令，并進(jìn)行調(diào)整后的坐標(biāo)輸入。通過(guò)以上方法繪制的曲線圖形更具準(zhǔn)確性，提供了較大的便利性。
（二）數(shù)字化成圖技術(shù)
1.數(shù)字化成圖技術(shù)概述
傳統(tǒng)的水利水電工程成圖方法主要是借助于及計(jì)算機(jī)進(jìn)行人工測(cè)量成果的展現(xiàn)，首先需要對(duì)等高線以及地形符號(hào)等進(jìn)行人工草繪，隨后在經(jīng)過(guò)審校和修改之后進(jìn)行著墨清繪，最終由驗(yàn)收部分審定后形成成果資料。該過(guò)程中所花費(fèi)的時(shí)間周期以及物資消耗相對(duì)較大，并且不能直接采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行必要的分析和計(jì)算，需要進(jìn)行人工量算。
而對(duì)于數(shù)字化成圖技術(shù)來(lái)說(shuō)，其主要是將野外測(cè)量作業(yè)中獲得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換為成圖軟件能夠接收的格式并在編輯界面中進(jìn)行展繪，隨后利用相應(yīng)的軟件功能進(jìn)行等高線以及其他地形要素和相關(guān)圖示的自動(dòng)生成，隨后進(jìn)行在進(jìn)行審校后得出圖形。并且經(jīng)過(guò)以上處理的圖形具有矢量特性，能夠直接用于分析和計(jì)算，有效的節(jié)省了人力物力，并大大縮短了成圖周期。
2.數(shù)字化成圖技術(shù)在水利水電工程水文設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
�。�1）光柵圖的矢量化
在陸上草圖進(jìn)行校驗(yàn)審核后采用掃描儀進(jìn)行掃描處理，從而形成光柵格式的數(shù)據(jù)文件，隨后經(jīng)由矢量化軟進(jìn)行光柵矢量化處理，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槭噶扛袷降臄?shù)據(jù)文件，并在充分結(jié)合陸上及水下地理的基礎(chǔ)上上對(duì)其進(jìn)行合并，最終形成較為完整的測(cè)繪圖形。雖然不同軟件的矢量化功能存在著相應(yīng)的差異，但是其都具有相應(yīng)的屬性輸入、曲線跟蹤矢量化技術(shù)，由此就在一定程度上提升了光柵矢量化的速度。同時(shí)需要注意的是應(yīng)注意圖形掃描過(guò)程中的誤差控制，需要對(duì)掃描圖形進(jìn)行必要的兩側(cè)，從而將其誤差控制在允許的范圍內(nèi)。
�。�2）數(shù)字化成圖軟件
主要是受到了測(cè)點(diǎn)較稀以及光滑需求等原因的影響，水下成圖軟件可能會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的等高線較差或者走向不明等測(cè)繪問(wèn)題，所以需要對(duì)其所生成的水下等高線德等進(jìn)行全面的檢查，并對(duì)存在的不合理問(wèn)題進(jìn)行修改處理，最終形成準(zhǔn)確的等高線圖。另一方面，如果陸上圖形是由掃描矢量化而生成的，該種情況下可以將陸上地形直接拼入到水下地形圖中或者是單獨(dú)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，隨后在AUTOCAD或者是MICROSTATION中進(jìn)行拼接。通常情況下成圖軟件具備分幅和打印輸出的功能，可以按照地形圖要求進(jìn)行相應(yīng)的分幅和打印輸出處理。
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