水布垭面板堆石坝三维建模过程解析

清江水布垭面板堆石坝坝顶高程为409.0m，最大坝高233.0m，是当前世界同类型坝的最高坝。下面将以水布垭大坝为例，介绍面板堆石坝的三维建模过程。

面板堆石坝通常按不同的坝体填筑材料划分为不同的区域，同时，坝体填筑过程不是整体填筑，而是呈阶梯状分期进行，图5-18所示为水布垭面板堆石坝剖面图，整个大坝主体共分六期进行填筑。因此，为了真实模拟面板堆石坝的填筑施工过程，需要按材料、按分期将整个坝体分为多个区域建立三维实体模型。另外，迎水面的混凝土面板需要依据施工设计分区分块建立三维实体模型，以满足面板浇筑过程的模拟需要。背水面坝坡的“之”字形便道是整个坝体建模过程中较难处理的部位。堆石坝通常直接建在覆盖层上，因此需要建立建基面的三维实体模型，以便与堆石坝布尔运算，形成具有真实底面边界的坝体模型。

图5-18　水布垭面板堆石坝纵剖面图（单位：m）

建立面板堆石坝三维实体模型的具体步骤如下：

（1）依据水工设计资料中的坝体分区分期情况，进行坝体分块建模规划。

（2）在AutoCAD下，提取坝体结构剖面图中的分块边界线，保存到特定图层，以供3DS Max中使用。

（3）将分块边界线导入3DS Max中，利用Extrude修改器将所有分块的边界多边形拉伸，设置Amounts为大坝的长度。

（4）在AutoCAD下，提取大坝平面布置图中的大坝下游坡面轮廓线和便道控制线，并将每个控制线上的点指定到实际高程，使用带约束TIN三角网生成程序建立下游坡面范围的TIN模型，将每个三角面沿路径向Z轴正向拉伸，并执行Union布尔运算形成一个整体。(www.xing528.com)

（5）将上一步生成的实体导入3DS Max中，逐个选择与其相交的分块实体，执行布尔运算Subtraction（差集）操作，完成下游坡便道的建模。

（6）在AutoCAD下，提取大坝平面布置图中的大坝建基面边界线，作为构造TIN三角网的边界，利用建基面边界范围内的地形离散点作为数据离散点，使用带约束TIN三角网生成程序建立建基面的TIN模型，然后，将每个三角面沿路径向Z轴负向拉伸，形成三棱柱集合，执行Union布尔运算合并所有三棱柱为一个整体。

（7）将上一步生成的建基面范围地形实体导入3DS Max中，与各个分块实体执行布尔运算Subtraction（差集）操作，完成整个坝体的分期分块建模，如图5-19所示。

图5-19　水布垭面板堆石坝三维实体模型

（a）模型分块着色图；（b）模型材质渲染图