赫慶彬 周志博 翟中文

某灌區(qū)渠道工程總長度100.73 km，設(shè)計流量394 m3/s，可行性研究階段需要對渠道進行渠線、縱坡、斷面形式等多方案比選，最終確定推薦方案。由于渠道長度達上百千米，且需要多方案比選，設(shè)計工作量繁重，因此，如何在有限的設(shè)計周期內(nèi)保質(zhì)保量的完成設(shè)計工作將十分關(guān)鍵。本文結(jié)合某灌區(qū)渠道工程實際，探討ZDM軟件在長線路渠道工程中的應(yīng)用，供相關(guān)工程設(shè)計人員參考。

1 ZDM軟件介紹

“ZDM”軟件由水利水電設(shè)計人員在AutoCAD平臺上開發(fā)，內(nèi)容包括水利水電設(shè)計的各個專業(yè)。該軟件包含土建、管道、電氣共3個專業(yè)模塊，包含了鋼筋圖、建筑規(guī)劃、渠道、管線、堤防及河道設(shè)計、管網(wǎng)水力計算以及開挖計算等不同功能的軟件包10余種。經(jīng)過大量工程設(shè)計實踐驗證，ZDM軟件能夠大幅提高設(shè)計人員的工作效率，節(jié)省大量的制圖時間。該軟件的渠道、管線、堤防及河道設(shè)計軟件包特別是對長線路工程的設(shè)計效率有較顯著的提高。

2 ZDM軟件渠道設(shè)計步驟

2.1 設(shè)計工作分解

渠道設(shè)計中，需要進行根據(jù)地形、地質(zhì)等條件確定渠線，渠線確定后進行平面、縱剖以及典型斷面等的設(shè)計以及相應(yīng)的工程量計算。

渠道中心線以及沿線地形圖等設(shè)計輸入條件確定后，即可利用ZDM軟件開展設(shè)計工作。

2.2 渠道縱斷面設(shè)計

本工程渠道縱斷面設(shè)計首先根據(jù)渠末水位、渠道沿線地形及不沖不淤流速擬定縱坡，然后進行渠道水面線設(shè)計，根據(jù)沿線分水水位要求、設(shè)計水深、安全超高等確定渠道沿線底高程、設(shè)計水位以及堤頂高程等并形成設(shè)計數(shù)據(jù)表，ZDM軟件可以利用命令TZDM根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)表生成縱斷面。表格編輯完成后轉(zhuǎn)成文本文檔，用TZDM命令定義字高、縱斷面xy方向的比例以及行間距等，之后導(dǎo)入文本文檔，選擇縱斷面要插入的位置，即可完成縱斷面的繪制，如圖1所示。

圖1 縱斷面

縱斷面生成后，如需增加其他的渠線及對應(yīng)的樁號高程，可以利用“增加表格行并提取縱斷面曲線數(shù)據(jù)”（ADDH）命令來實現(xiàn)，可以很便捷的對縱剖圖及數(shù)據(jù)表進行編輯。

2.3 渠道平面設(shè)計

渠道平面設(shè)計主要是根據(jù)渠道斷面形式、渠底高程以及原始地面等生成帶狀圖。

2.3.1 中心線高程

渠道平面中心線高程可先用p_bg命令給線路中心線設(shè)置1個高程，該高程可以隨意設(shè)置，實際渠底高程可用“由縱斷面更新平面中心線高程”（UPPM）命令，將渠底高程按照已生成的縱斷面底高程導(dǎo)入平面中心線，也可從文檔文件中導(dǎo)入。

2.3.2 渠線標(biāo)注樁號

ZDM軟件中渠線樁號標(biāo)注方式較多，如僅需在線路特征點標(biāo)注樁號可使用BZZH命令，本工程一般沿渠道中心線每隔200 m標(biāo)注樁號，可以通過命令BZZH2實現(xiàn)。樁號標(biāo)注完成后，通過LXZH命令對樁號線做適當(dāng)延伸，保證所有樁號線都與多段線及帶狀地形圖有交點，防止后面切剖面時產(chǎn)生樁號漏切。如圖2所示。

圖2 添加樁號后平面布置圖

2.4 工程量計算

長距離、帶狀工程傳統(tǒng)的工程量計算方法是逐個測量單個斷面面積、相鄰兩個斷面之間的距離，采用相鄰兩個斷面平均量乘以斷面之間距離的計算原則在Excel表格中完成工程量計算。該方法工作量巨大，且在填表過程中易出錯，而且無關(guān)聯(lián)性。ZDM軟件計算工程量的優(yōu)勢在于將大量的人為工作交給了計算機，極大地提高工作效率，關(guān)聯(lián)性好并方便修改，對于越長的渠道，ZDM軟件的優(yōu)勢越明顯。

應(yīng)用ZDM軟件進行渠道挖填工程量計算首先應(yīng)完成渠線及樁號線標(biāo)注，之后分步完成以下步驟：

（1）執(zhí)行地形圖切縱橫斷面（DXPM）命令，根據(jù)命令提示按照樁號線位置連續(xù)切出橫斷面，如圖3所示。

圖3 橫斷面

（2）用BLCK命令生成斷面塊，斷面塊用多段線制作，斷面線不大于2條（一般是疊在一起的全開挖和挖填兩個斷面線），如圖4所示。

圖4 斷面塊

（3）用插入斷面塊（INKWDM）命令在圖標(biāo)菜單中分段選插入設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)斷面塊，程序會自動插入到橫斷面設(shè)計中心點處，挖、填斷面自動擬合、延伸、裁剪。如圖5所示。

圖5 開挖斷面

（4）采用已經(jīng)繪制完畢的橫剖面圖，使用QWAREA命令可以自動計算多個斷面開挖、回填面積，根據(jù)實際情況確定是否分開左右計算斷面面積、長度。ZDM軟件還可以計算清表工程量，應(yīng)用QDQJ命令，根據(jù)需要確定清表土計算范圍和清表深度。如圖6所示。

圖6 斷面挖、填面積生成

（5）以上步驟完成后，利用CALAREA命令，選擇所有已生成開挖、回填面積的斷面，即可生成工程量表。工程量表可以使用TXTRD命令輸出到Excel表中。見表1。

表1 工程量表

3 ZDM軟件應(yīng)用效果分析

（1）運用ZDM軟件后可以方便地完成渠道斷面剖切，在地形線較稀疏的區(qū)域，還可以通過生成線上高程點進行加密，使得剖切斷面更加精確，縱剖面可以自動生成數(shù)據(jù)表，省去了手動編輯的繁瑣步驟。

（2）渠道平面圖中，ZDM軟件可以實現(xiàn)起始樁號至終止樁號及中間指定位置樁號的標(biāo)注和調(diào)整；捕捉特征點生成坐標(biāo)表；這些功能極大地改進了以往手動標(biāo)注、查詢樁號及坐標(biāo)信息的落后方式，既縮短了尋找特征點和記錄樁號、坐標(biāo)的時間，又減少了記錄過程中發(fā)生錯誤的概率。

（3）ZDM軟件中，橫切面剖切完成后即可生成對應(yīng)的開挖、回填工程量表，該功能在長距離、帶狀渠道工程量計算中優(yōu)勢明顯。

（4）平面布置中，ZDM軟件的應(yīng)用前提是必須有帶等高線及高程數(shù)據(jù)的地形圖，因此對于前期項目，如擬采用ZDM軟件設(shè)計，應(yīng)盡量收集可編輯的地形圖或提前開展地形圖處理工作，為應(yīng)用ZDM軟件創(chuàng)造條件。

4 結(jié)語

長距離渠道工程一般線路較長，前期設(shè)計階段需要做多方案比選，如采用常規(guī)設(shè)計方法則要耗費大量的人力，重復(fù)工作量巨大，ZDM軟件將長距離渠道設(shè)計中相對簡單卻非常耗時的常見問題如渠線樁號標(biāo)注、土方開挖、回填工程量計算等成功加以解決，極大提高了工作效率，節(jié)約了人力成本，優(yōu)勢明顯。經(jīng)過工程測試，如果設(shè)計者只使用該軟件通用功能部分，綜合效率可提高50%；如果使用專業(yè)部分，綜合效率可提高10倍以上。ZDM軟件在長距離渠道設(shè)計中的應(yīng)用值得推廣。