混凝土重力坝作为一种古老的坝型,因结构简单、适应性强、易解决永久性泄洪等优点被广泛采用。随着计算机辅助设计技术的发展,重力坝辅助设计已经成为必然趋势。然而,至今仍没有一个完整的重力坝计算机辅助设计系统。根据设计数字化和可视化的需要,本文研究建立了重力坝剖面优化设计与三维建模的设计系统。系统采用VB6.0作为编程语言,通过对ArcGis Engine和AutoCAD二次开发,建立了重力坝剖面设计和三维建模两个主模块。其主要功能如下：重力坝剖面设计模块：(1)非溢流坝段坝高设计和水力要素的计算；(2)溢流、非溢流坝段在六种工况下最优剖面的自动搜索；(3)溢流、非溢流坝段在六种工况下任意剖面的强度和稳定性校核；(4)溢流坝段泄洪能力校核；(5)计算结果的快速输出与坝体剖面的自动绘制。重力坝三维建模模块：(1)二维图形的预处理,为三维实体建模做准备；(2)实现基于ArcGIS Engine的地形建模；(3)采用本文提出的二维图形还原三维模型的方法实现坝体建模；(4)建立用户坐标系,使坝体模型精确定位到地形模型上；(5)实现基于ArcScene的重力坝水利枢纽的三维场景漫游和属性查询功能。本文的创新点：(1)首次应用惩罚函数法,实现了溢流、非溢流坝段的剖面优化设计,最大限度地满足了经济性的要求；(2)采用了二维图形还原三维模型的建模方法,使得任意的坝段型式均可快速准确地建模；(3)在ArcScene中实现了三维场景漫游,模型不仅具有显示功能,还具备属性的编辑与查询功能,为工程方案的比选提供了可视依据。最后,本文运用建立的系统对某重力坝实际工程进行设计,求得了溢流坝段、非溢流坝段的最优剖面,并校核了实际剖面尺寸,最终完成建模,实现了水利枢纽三维场景漫游。实例证明,该系统使用方便快捷,设计结果准确合理,具有一定的工程应用价值。