CAD技术在水利水电工程中的应用

北极星电力网技术频道作者:佚名 2008/1/8 18:33:43

关键词: 水电工程水利水电 CAD

1概述

美国Autodesk公司开发的AutoCAD系统自1982年推出以来，以其使用方便、功能强大和系统开放性一直独领风骚。成为各工程领域首选的CAD系统。

水利水电工程领域利用AutoCAD平台进行二次开发也取得了一系列成果，如90年代以来陆续开发的水电站地面厂房CAD系统、重力坝CAD系统、隧洞CAD系统、水机油汽水CAD系统、地质柱状图CAD等均取得了较好的应用效果。但水电工程设计的复杂性决定了任何现成的CAD软件都有其局限性，设计过程中许多问题还只能用原始的方法解决。本文通过几个实例对AutoCAD二次开发常用的Lisp语言在水电工程设计中的应用进行了初步探讨，希望能够起到抛砖引玉的作用。

VisualLisp语言是AutoCADR14版本以后提供的全新的开发环境，是嵌于AutoCAD内部，将Lisp语言与AutoCAD相结合的产物，是一种智能型语言。利用AutoLisp可以灵活方便地增加AutoCAD新命令，几乎无限地扩展AutoCAD新功能，

2应用实例

2.1坐标画线

利用已知坐标点画线是设计工作中经常遇到的问题，如河道、堤防等实测断面、水位流量关系曲线、堰面曲线等数据的处理，均可归结为坐标画线问题。对于堰面曲线等有函数方程的曲线可以利用EXCEL按照期望的步长自动生成一系列坐标点。对于测量常用的起点距-高程形式的数据，也可以利用EXCEL转化成坐标点形式。

（1）利用脚本文件(.SCR)

利用任何文本编辑器如Note、Uedit、Word、Excel等建立纯文本文件EX1.SCR，注意文本文件后缀必须为.SCR,坐标之间用半角逗号分开，文件中不允许出现空格，文件最后一行必须为空回车。文件建立时，可以直接把EXCEL或其他文件中的坐标表利用拷贝、粘贴功能加入脚本文件中。

Pline

345.66,238.65
213.45,124.56

128.44,235.66

文件保存后，执行AutoCAD中“工具”下的“运行脚本”，在显示的窗口中查找并选中EX1.SCR，屏幕上会立即显示所绘线条。

（2）利用LSP程序

建立坐标表文件EX2.DAT，后缀任意，可以依次输入多段曲线，中间用曲线名称分开，程序自动绘制多条曲线并可标注坐标表。

“曲线1”
213.45,124.56
128.44,235.66
345.66,231.78

“曲线2”
433.34,567.23
434.12,464.12

利用AutoCAD中“工具”菜单下的“VisulLisp编辑器”建立DRLINE.LSP文件如下
(defunC:drline()

(iffn
(setqfn(getfiled"坐标点文件名"fn""2))
(setqfn(getfiled"坐标点文件名"""""2))
)
(setqf(openfn"r"))
(setqp0(getpoint"\n画线起点:"))
(setqbz0mm1)
(command"pline")
(while(/=bz1)
(setqmd(read-linef))
(if(/=mdnil)
(setqzbb(readmd))
(setqbz1)
)
(setqdx(carzbb)dy(cadrzbb))
(setqp1(list( dx(carp0))
( dy(cadrp0)))
)
(commandp1)
(setqmm(1 mm))
)
(command"")
(closef)
)

文件存盘后，加载运行，相当于新增加了坐标画线命令DRLINE，按提示选中存放坐标表的文件即可实现自动绘制曲线。

2.2地形切剖面

水电工程设计中经常遇到在地形图上切剖面的问题，借助VisualLisp可以实现快速切剖面。

（1）初始地形图处理

把带z坐标的地形平面图进行变换，变换后z坐标值成为层名，为加快切剖面运行速度，把“LWPOLYLINE”和”SPLINE”均转化为”LINE“线，程序如下

(defunc:pltol()
；LWPOLYLINE转化为LINE
(setqn0)
(setqe(ssget"X"(list(cons0"LWPOLYLINE"))))
(setqsh(sslengthe))
(ife
(while(<nsh)
(setqe1(ssnameen))
(command"pedit"e1"d""")
(setqx(entgete1))
(setqngc(atof(setqla(fld8x))))
(command"explode"e1)
(setqn( n1))
)))
(defunfld(numlst)
(cdr(assocnumlst))
)
(defunc:spltol()
；SPLINE转化为LINE
(setqn0)
(setqe(ssget"X"(list(cons0"SPLINE"))))
(setqsh(sslengthe))
(ife
(while(<nsh)
(setqx(entget(setqe1(ssnameen))))
(setqnla(itoa(fix(caddr(fld10x)))))
(if(=(fld0x)"SPLINE")
(progn
(command"layer""n"nla"c"
"6"nla"s"nla"")
(command"line")
(setqnm(lengthx)
dzs(fld73x)dzs1(fld74x))
(while(>nm5)
(if(=(car(nthnmx))10)
(progn
(setqb1(nthnmx))
(setqx1(cadrb1))
(setqy1(caddrb1))
(setqz1(cadddrb1))
(setqglb(listx1y1))
(commandglb)
))
(setqnm(-nm1))
)))
(command"")
(setqn( n1))
)))

（2）切剖面
输入剖面编号，在平面地形图上指定两点确定剖面剖切线位置，指定剖面图起点，利用AutoCAD的inters函数搜索剖切线与地形图的全部交点，自动计算交点坐标，计算交点与剖面位置起点的距离，按各交点高程和与起点的距离形成剖面图各点坐标，即可用本文实例1坐标画线生成地形图的剖面。
(defundxtent1()
(setqn0xdzbnil)
(setqxds0)
(setqsh(sslengthe1))
(while(<nsh)
(setqx(entget(ssnamee1n)))
(if(=(fld0x)"LINE")
(progn
(setqdxtgcgc(fld8x))
(setqdxtgcgc(atoidxtgcgc))
(if(>dxtgcgc10)
(progn
(setqpst(fld10x))
(setqpet(fld11x))
(setqzb(listgc
(list(carpst)(cadrpst))
(list(carpet)(cadrpet))
))
(setqxdzb(conszbxdzb))
(setqxds( xds1))
))))
(setqn( n1))
))
(defunc:dxtsec()
(setqpmh( pmh1))
(setqpmh(getstring"\n剖面号"))
(setqpt1(getpoint"\n剖切位置起点:"))
(setqpt2(getpointpt1"\n剖切位置终点:"))
(setqpt3(getpoint"\n剖面图布置:"))
(setqp01pt3)
(setqe1(ssget"F"(listpt1pt2)))；利用AutoCAD的目标选择“F”方式选取与剖切线相交的地形线。
(dxtent)；获取与剖切线相交地形线的坐标
(setqmxgc-100)
(setqmngc10000)
(setqm0pmpnil)
(setqnxdsi0)
(while(<in)
(setqcrosp
(interspt1pt2(nth1(nthixdzb))(nth2(nthixdzb))1)
)；求剖切线与地形线的交点
(if(/=crospnil)
(progn
(setqdxtgcgc(nth0(nthixdzb)))
(setqmxgc(maxmxgcdxtgcgc))
(setqmngc(minmngcdxtgcgc))
(setqdst(distancept1crosp))；剖切线起点与交点的距离
(setqdst(*(/blczdxthtbl)dst))
(setqpmp(cons(listmdstdxtgcgc)pmp))
(setqm( m1))
))
(setqi( i1))
))

2.3沿曲线标注

在设计中会遇到沿给定曲线进行标注问题，如平面布置图中的开挖线符号沿开挖轮廓的标注，剖面图中岩石符号沿轮廓线标注、点筋标注、沿任意曲线进行汉字标注等。此类问题主要应用AutoCAD的Measure或divide命令来解决。两个命令的主要差别是前者按指定的长度在曲线上标注，后者按给定的分段数等分曲线并在等分点处进行标注。要标注的轮廓曲线最好用pline线，要标注的符号预先做成图块，图块采用单位块，执行measure或divide命令，选取要标注的曲线，指定标注符号，分段长度或分段数即可完成标注，当发现标注的符号太密或太疏时，可以执行erase命令选择P进行删除，比例不合适或符号方向不正确，可以利用特性编辑器，选中所有标注符号，对标注符号的比例和旋转角度进行调整，直到满意为止。对于更高级的应用，可以编制LSP程序，实现符号和文字沿任意曲线标注。

2.4表格生成

AutoCAD本身没有表格处理功能，设计图纸中工程量表、钢筋表等涉及到表格生成的问题可以采用以下方法处理：

（1）直接把Word或Excel文件中的表格直接粘贴到CAD图形中，修改时只要双击图中的表格即可进入Word或Excel中进行编辑修改，修改完成后退出即可返回到AutoCAD中继续进行设计，该法优点是方便，快捷，易于掌握，可以充分利用Excel的强大计算功能。缺点是表格在AutoCAD中并不是一个普通图元，无法利用CAD功能对表格的字高、颜色和线宽进行编辑。

（2）编制LSP程序，依次输入表格标题、表格行数、表格列数、表格行高和列宽以及表格插入点等参数，可以自动生成表格，表格中已经按仿Excel形式填入了文字，可以用字处理软件对表格中文字进行编辑修改。

(defunC:mtab()
(setqtb1niltb2niltb3nil)
(setqrows(getint"表格行数"))
(setqcols(getint"表格列数"))
(setqrowh(getreal"行高"))
(setqcolw(getreal"列宽"))
(setqp1(getpoint"\n表格左上角点位置:"))
(command"pline"p1"w""0.5""0.5"
(setqp2(list( (carp1)(*colscolw))(cadrp1)))
(setqp4(list(carp2)(-(cadrp2)(*rowsrowh))))
(setqp3(list(carp1)(-(cadrp2)(*rowsrowh))))
"C")
(setqn1)
(while(<nrows)；绘水平线表格
(command"pline"(list(carp1)(-(cadrp1)(*nrowh)))"w""0""0"
(list(carp2)(-(cadrp2)(*rowhn)))"")
(setqn( n1))
)
(setqn1)
(while(<ncols)；绘垂直表格线
(command"pline"(list( (carp1)(*ncolw))(cadrp1))"w""0""0"(list( (carp1)(*ncolw))(cadrp3))
"")
(setqn( n1))
)
(command"text""m"(list( (carp1)(*0.5colscolw))
( (cadrp1)5))"3""0""TITLE")
(setqn0)
(while(<nrows)
(setqm0)
(while(<mcols)
(cond
((<m26)(setqbzstr(chr( 65m))))
((>=m26)(setqbzstr(strcat(chr( 64(/m26)))(chr( 65(-m(*26(/m26))))))))
)
(command"text""m"(list( (carp1)(*0.5colw)(*mcolw))；表格内容标注
(-(cadrp1)(*0.5rowh)(*nrowh)))
(getvar"TEXTSIZE")"0"(strcatbzstr(itoa( n1))))
(setqm( m1))
)
(setqn( n1))
))

（3）生成钢筋表

钢筋表和材料表生成是施工图设计中比较繁琐的一项工作，很容易出错，此处介绍利用程序进行钢筋表和材料表自动生成的方法。利用造字程序增加I、II级钢筋的直径标注符号和，以后在其它电脑上只要把EUDC.TTE和E

见下表，增加3个命令：生成钢筋表、钢筋表添加和自动生成材料表。

生成钢筋表时按指定表格位置生成钢筋表表头，根据提示输入钢筋编号（可以不连续）、钢筋等级和直径如20、16，交互绘制钢筋简图和标注长度（标注长度可以输入多种形式如50~200表示长度等差变化；30,40,50表示一个编号多个钢筋长度，），钢筋根数，构件组数，程序自动完成表格其余各项（总长度、重量，对于I级钢筋长度中自动计入弯钩长度）的填写，备注栏中自动填入等差变化钢筋的等差值。

采集钢筋表中直径、等级和总长信息，经过自动分类汇总，生成钢筋表的材料表。

2.6高程小数位数处理

尺寸标注小数位数很容易调整，但诸如高程、表格中数字要调整则很困难，借助LSP程序的调整很方便，只要选取需要调整的数字，根据提示输入需要保留的小数位数，则程序自动对所有选种数字进行修改。

(defunentsgc()
(setqn0)
(setqsh(sslengthe1))
(while(<nsh)(setqx(entget(ssnamee1n)))
(if(=(fld0x)"TEXT")
(progn
(setqagc(fld1x))
(setqc(substragc11))
(if(or(=c" ")(=c"-")(and(>=c"0")(<=c"9")))
(progn
(if(or(=c" ")(=c"-"))
(setqbgc(substragc2))
(setqbgcagc)
)
(setqcgc(atofbgc))
(setqzh(rtoscgc2gcws))
(if(or(=c" ")(=c"-"))
(setqzh(strcatczh)))
(setqx(subst(cons1zh)(assoc1x)x))
(entmodx)
)
))
))
(setqn( n1)))
)
(defunc:yxws()
(setqe1(ssget))
(setvar"dimzin"0)
(setqgcws(getint"保留小数位数:"))
(ife1(entsgc)(print"\nnotfound"))
(setqxnil)
)

2.7应用软件前、后处理

由于软件升级滞后，一些常用软件后处理功能很弱或没有，可以利用LSP程序结合AutoCAD增加或简化前后处理功能。下面结合平面渗流分析程序STSE软件对其前、后处理功能的实现进行介绍：

（1）前处理

STSE为平面渗流有限元程序，单元划分和单元、节点编号工作量最大，可以借助其它通用有限元软件的前处理功能如Ansis、Algor、SAP84等进行初步处理，生成单元、节点编号和节点坐标，而后按照STSE数据文件的格式要求对数据文件进行编辑。

（2）后处理

后处理成果主要为：单元网格图，浸润线和等势线。单元网格图中有节点和单元编号，不同渗透系数的单元采用不同的颜色，以便根据网格图直观地判断数据文件中几何参数和材料特性的正误；

首先分析STSE的输出结果文件的格式，搜索并筛选其中主要参数如单元总数、节点总数和材料总数，把节点坐标和单元信息分别存储，通过对单元循环生成单元网格图。

(defunc:seepmesh()
(iffn
(setqfn(getfiled"渗流结果文件名"fn""2))
(setqfn(getfiled"渗流结果文件名"""""2)))
(setqf(openfn"r"))
(setqmd(read-linef))
(while(/=(substrmd258)"单元总数")
(setqmd(read-linef))
)；定位单元总数
(setqdyzs(atoi(substrmd585)))；读单元总数
(setqmd(read-linef))
(setqjdzs(atoi(substrmd585)))；读节点总数
(setqmd(read-linef))
(setqclh(atoi(substrmd585)))；读材料总数
(setqm0)
(repeatclh
(setqm( 1m))
(setqtcm(strcat"zclh"(itoam)))
(command"layer""m"tcm"c"(itoam)tcm"")
)；按材料种类生成图层名称
(setqm0n0)
(repeatdyzs；对单元循环，dycfb中存放单元信息
(setqm( m1))
(setqclh(nth0(nthmdycfb)))
(setqjdh1(nth1(nthmdycfb)))
(setqjdh2(nth2(nthmdycfb)))
(setqjdh3(nth3(nthmdycfb)))
(setqjdh4(nth4(nthmdycfb)))
(command"layer""s"(strcat"zclh"(itoaclh))"")
(command"pline"；绘制单元网格
(nthjdh1jdzbb)
(nthjdh2jdzbb)
(nthjdh3jdzbb)
(nthjdh4jdzbb)"c")
(setqbzdzb(mapcar'' (nthjdh1jdzbb)(nthjdh2jdzbb)
(nthjdh3jdzbb)(nthjdh4jdzbb)))
(setqbzdzb(list(/(carbzdzb)4.0)(/(cadrbzdzb)4.0)))
(command"text""m"bzdzb"0.5""0"(itoam))
；标注单元号
(setqm0)
(repeatjdzs
(setqm( m1))
(setqbzdzb(nthmjdzbb))
(setqbzdzb(list( (carbzdzb)0.0)( (cadrbzdzb)0.0)))
(command"text""m"bzdzb"0.5""0"(itoam))
))；标注节点号
(closef)
)

限于篇幅，等势线和浸润线生成程序不再赘述。同样，对工程设计中遇到的其它软件如：STAB边坡稳定分析、SAP84的输出文件均可进行类似后处理工作。

3结语

AutoCAD软件应用已经在设计单位普及，VisualLisp的出现对于提高Lisp语言的编程效率和AutoCAD应用水平具有重要意义。本文涉及的几个实例已经在实际工作中发挥很大作用，充分说明在工程设计当中结合本专业要求开发一些简单实用的Lisp小程序可以有效减轻设计人员的劳动强度，使AutoCAD不仅仅是绘图工具，而真正成为设计人员得心应手的高效设计平台。

作者简介

耿振云男高级工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222

来源：中国电力网

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