三維設計在水利水電工程中應用研究
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［摘要］文章通過展示基于Bentley三維設計軟件貴州省遵義市余慶縣兩岔河水庫泵站廠房的電氣設計，總結了在三維協同設計中Bentley三維設計軟件的應用空間。
［關鍵詞］水利水電工程;余慶縣兩岔河水庫;BentleySubstation;BIM
1Bentley三維設計平臺介紹
Bentley公司為水利水電工程的三維設計提供了多種專業的設計模塊以滿足工程設計的要求，通過不同的模塊調用和環境設置，各種專業可以在協同平臺上實現快速且高質的設計數據共享。主要包括Mi-crostation模塊(基本三維平臺)、Substation(電氣接線和三維變電站設計)、Architecture(建筑設計模塊)、Structure(土建結構設計模塊)等。其中，Substation模塊具備專業的電氣設計模塊，具有專業且成熟的輔助設計功能，能夠保證在整個項目設計過程中設計數據的共享及傳遞，能夠與其他專業進行快速的三維模型融合。設計數據能夠在施工、采購、運維等過程環節中流暢傳遞，實現對工程項目各個階段的全覆蓋。Substation模塊能夠實現水利水電工程的快速三維建模，并且能夠快速輸出二維圖紙，能夠進行防雷、接地、照明、電纜敷設的設計，幫助設計人員高效完成相關設計內容，并且支持用戶建立自己的數據庫模型，在下次使用時能夠直接從符號庫中調用已存檔的數據庫模型，免去重復建模的麻煩，節省了工作量。具備碰撞檢測的功能，能夠在電站、泵站廠房的布線設計之中快速的檢驗出電纜、管道等各種管線是否存在碰撞的情況，最大程度的避免了施工過程中由于傳統二維圖紙無法精確呈現廠房布置而導致的管線碰撞問題，見圖1。
2水利水電工程電氣設計過程
在水利水電工程設計中，電氣部分的設計首先需要的是根據其他相關專業提供的用電設備負荷、工況等資料確定電氣主接線方案。在電氣主接線方案確定的前提下，再選擇所需的電氣設備。然后，需要進行各類電氣設備的三維建模。設計人員需要根據具體工程的不同特性，賦予每一個設備特定的屬性值。這些屬性值包括電氣設備的基本參數以及工程編碼。其中，三維模型所具備的工程編碼應該和電氣主接線中的電氣編碼一一對應，設備參數則需要涵蓋設備選型型號、額定電流、額定電壓等基本技術參數信息。對于一個設計公司而言，建立屬于自己的設備模型庫及屬性庫是十分必要的，可以免去重復建模的麻煩，從而形成公司的統一規范的出圖標準。接著，需要其他專業提供相關土建的三維模型，在基本土建模型的基礎上，根據所需要的精度要求及相關設計規范，確定電氣設備的擺放方案。基于相關專業提供的土建模型，在三維空間里布置出所有的電氣設備、設備基礎構架、電纜溝、電纜線等，在布置過程中，應該遵循分區域、便捷、安全的原則進行設備布置。設備布置完成后，可以使用自動掛導線的工具進行電纜線的布置。設計完成后，可以啟動碰撞檢測，以檢測線路、設備等是否存在重疊、碰撞的現象。
3應用實例
基于Bentley公司開發的Substation電氣三維設計模塊，將對貴州省遵義市余慶兩岔河水庫的泵站廠房設計進行展示。貴州省遵義市余慶兩岔河水庫工程位于余慶縣關興鎮沙堆村香樹坪組，水庫規劃壩址建于烏江一級支流覺林河沙堆村三岔河以上0.5km處，至余慶縣約80km。兩岔河水庫主要任務是鄉鎮供水和灌溉。可有效解決松煙鎮集鎮及周邊農村生活、生產發展用水問題。兩岔河泵站裝機容量為:(1×450+2×280)kW，采用10kV異步電動機。兩岔河泵站布置型式為地面泵站，主副廠房呈“L”型布置。主廠房長約34m，寬約10m，主廠房內主要布置有水泵電機、高壓電機軟起動柜、泵站現地LCU控制屏、監測屏等。泵站副廠房長約34m，寬約12m，根據電氣設備的情況，布置有0.4kV低壓配電室、10kV高壓開關室、10kV高壓無功補償室、軟啟動裝置室、中控室、資料室等，廠房三維模型，見圖2。
4優勢及下一步的工作
(1)照明設計。傳統的照明設計均以二維的形式呈現，燈具布置只能以平面的形式呈現，不僅不直觀，而且因照明線路走線較復雜，實際施工人員不容易看懂，容易出現和施工圖紙不符合，甚至相差甚遠的現象。而通過Substation平臺，將燈具的布置以三維的形式呈現出來，可以全方位立體的展現出所有燈具的空間布置，幫助施工人員快速理解設計人員的設計意圖，同時也可以幫助設計人員及時發現設計的不足，以進一步完善設計方案。
(2)管線及電纜走向設計。管線的布置及電纜的走向十分重要，泵站或電站廠房中存在水泵電機、輸水管線、電氣設備的各種物體，傳統的二維圖難以完全展現各種設備及管線、電纜之間的空間位置關系，容易造成空間浪費，而且容易導致管線、電纜、設備之間發生碰撞。而Bentley三維協同設計軟件為了避免此種現象的發生，在協同設計平臺上提供了碰撞檢測，能夠做到在圖紙設計階段就規避管線之間的碰撞，提高施工成效，避免返工及重大設計變更。
(3)專業協同。水利水電工程所涉及的專業較多，往往一個完整工程的設計需要水工、金屬結構、電氣、水機、暖通等多個專業的協同設計才能完成，專業之間接口復雜，若沒有一個統一的平臺進行接洽，即使每個專業能獨立的完成自己分內的工作，也無法完成整個設計。而Bentley公司提供的Microstation平臺下有多種子軟件，幾乎覆蓋了水利水電工程所有的專業領域，同時支持專業模塊的定制開發，每個專業可以建立自己的數據庫，其他專業直接調用即可，使得設計人員能夠快速整合各個專業的設計成果，形成完整的工程設計。
5結論
三維協同設計是未來水利水電工程設計的必然趨勢，相對于傳統的二維設計而言，更為直觀、準確、便捷。
參考文獻
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［3］潘鍵.Bentley電氣軟件在水利工程設計中的推廣與應用［J］.黑龍江水利科技，2019，5(47):168－170
作者：張慧媛 單位：貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司
