目前水利水電工程三維設(shè)計的應(yīng)用相對落后于其他行業(yè)如電力、石化，其原因主要在于工程設(shè)計的多變性和復(fù)雜性，目前還沒有一套軟件可以解決這方面的問題。電力、石化行業(yè)的三維設(shè)計主要運用于工廠化設(shè)計，解決空間管道的布置以及多個專業(yè)空間布置設(shè)計協(xié)調(diào)問題，已有成熟的工廠化設(shè)計軟件，在國內(nèi)應(yīng)用。工廠設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化，使得三維設(shè)計的應(yīng)用便于推廣，同時帶來這些行業(yè)設(shè)計效率大幅度提高。水利水電工程設(shè)計由于涉及到不同的地形、地質(zhì)狀況，無法形成標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，其三維設(shè)計的難度大大提高，收益也降低。因此我的看法是：目前在水利水電工程中應(yīng)該有針對性地對局部設(shè)計采用三維技術(shù)，而沒有必要全部使用三維設(shè)計。如何針對水利水電工程工程的特點采用三維技術(shù)，解決設(shè)計中的難題做了如下探討。
1、采用三維實體技術(shù)進行開挖計算在水利水電工程設(shè)計中涉及到大量開挖工程量的計算，傳統(tǒng)的做法是：對于帶狀的開挖，采用剖面法，對于封閉區(qū)域的開挖采用網(wǎng)格法，進行計算。在國外軟件中，很多均采用構(gòu)造三維地形面模型，開挖體面模型，求解地形面模與開挖體面模的交集進行開挖計算。這些計算涉及到復(fù)雜的編程求解，必須在專業(yè)軟件中完成。嘗試在通用的AutoCAD2004平臺上進行二次開發(fā)，利用平臺所具有的三維實體布爾運算功能，研制了三維實體開挖軟件。該軟件包作為ZDM軟件中的一個模塊，具有如下功能：
1.1構(gòu)建三維實體地形通過在地形圖上構(gòu)建三角網(wǎng)方式構(gòu)建三維實體地形，程序可以在任意封閉區(qū)域內(nèi)直接生成三維實體地形，對于大的區(qū)域，為了避免在布爾運算時造成內(nèi)存不足，也可以先生成面模型，再分塊生成體模型。
1.2構(gòu)建開挖體模型在開挖計算中較多地采用正契型（挖方體）、倒契型（填方體）開挖實體。軟件可以在通過封閉區(qū)域內(nèi)設(shè)置不同開挖邊坡，變坡、馬道生成三維契型實體。也可以將平面圖的開挖中心線各段設(shè)置不同的高程，將平面線轉(zhuǎn)換為三維多段線，通過沿線路斷面拉伸的方法生成三維實體。
1.3通過對三維實體進行布爾運算計算挖、填方量該軟件利用AutoCAD軟件具有的布爾運算求差、求和、求交功能可以很方便地求出挖、填方量、繪出出平面開挖邊線，真實再現(xiàn)開挖后的場景。并且可以用于三維動畫建模制作。
1.4運用成果及存在的問題采用三維實體的技術(shù)進行開挖計算，可以大大減低開挖計算的工作量，特別對于工程前期的方案比較，復(fù)雜的洞口開挖等，目前在我院已運用到多個工程，如深圳抽水蓄能電站的動畫建模制作。
采用三維實體技術(shù)由于在應(yīng)用過程中要使用大量布爾運算，對機器的性能要求高，難于對大范圍地形生成實體。對開挖體的制作由于AutCAD軟件本身的局限難于通過編程手段生成復(fù)雜開挖體。開挖過程往往與地質(zhì)情況有關(guān)，如何將地質(zhì)信息放入地面模型中達到分層開挖的計算還要做進一步探討。
2、三維岔管的參數(shù)化設(shè)計在水電站的引水管路設(shè)計中經(jīng)常碰到岔管的設(shè)計，如何表示岔管空間位置、形態(tài)、相貫線，是設(shè)計中的一個難題。采用三維建模技術(shù)可以很容易解決這些難題，并且可以將三維模型導(dǎo)入結(jié)構(gòu)分析軟件進行有限元的分析。
在AutoCAD平臺下進行了二次開發(fā)，研制了三維岔管的參數(shù)化設(shè)計軟件，該軟件可以通過圖中岔管不同的斷面圖生成各種不同類型的岔管，如：園型、園臺形、城門洞型、外城門洞內(nèi)圓臺形型。該軟件包作為ZDM軟件中的一個模塊，具有如下特點：軟件沒有使用復(fù)雜的對話框，填寫各種參數(shù)，而是采用提取圖中已畫好斷面圖形，在岔管平面圖上生成三維實體岔管，使用簡便，布置方便。
生成的三維岔管可以使用CAD的功能進行任意剖切，生成各種不同的斷面圖，進行面積和質(zhì)量的查詢。也可以導(dǎo)入結(jié)構(gòu)分析軟件進行有限元的分析。
建立三維岔管模型只是第一步，我們還計劃在三維岔管模型的基礎(chǔ)上進行三維配筋布置解決岔管鋼筋圖的難題。
目前除在AutoCAD平臺上開發(fā)一些軟件局部解決三維設(shè)計中的一些難題，還運用MicrostationSite軟件進行三維建模，庫容計算。同時還還與著名大學(xué)合作進行地下洞室群三維地質(zhì)模型、三維參數(shù)化設(shè)計、三維動態(tài)仿真的研究。
1、使用zdm軟件實體開挖功能進行開挖計算
使用zdm軟件實體開挖功能制作的三維道路
使用zdm軟件制作的三維砼高壓岔管
使用zdm軟件制作的三維砼岔管
使用zdm軟件制作的各種類型的三維鋼岔管
