水利水電工程數字化建設發展綜述

張花娟

摘要：隨著水利水電工程建設的發展，BIM、大數據和智能技術在水利水電行業有著廣闊的應用前景。數字水利水電工程在設計、施工和運行管理的各個階段，以及在工程的全生命周期，都形成了一定的應用廣度和深度。水利水電數字化建設逐步形成以信息為處理對象、以BIM為核心的各種數字化應用，依托項目全生命周期的基礎平臺，激活和創造數據應用的新價值。

關鍵詞：水利水電工程;全生命周期;BIM;數字化;信息化

1 數字化設計發展

近年來，數字化設計項目在工業實踐中的數量急劇增加。水利水電工程采用數字化設計模式，完成了方案比選、管線綜合優化、結構設計、加固、總平面布置等全過程設計。并直接輸出模型、2 D和3D圖紙、工程量清單、場景動畫等產品滿足舞臺需求。輸出的設計信息模型可以進一步傳送到建設和運營管理階段，創造更大的應用價值。隨著工業數字化設計的不斷發展，基于平臺體系化、信息集成應用、數字化設計產品轉移等專業協同設計，將整個設計流程逐步向數據云平臺管理方向發展。

2 水利水電工程數字化建設發展探究

2.1 數字大壩

數字化大壩主要通過信息采集技術自動采集信息，用數值模擬方法指導設計和施工。網絡技術、數據庫技術與數據技術深度融合。設計方案、布置與調試平臺、施工過程中綜合數據采集與分析平臺、三維可視化平臺、仿真分析平臺、計算結果發布、大壩施工綜合管理、混凝土溫度控制等。建設過程管理及安全監控。工程設計、監理、施工單位共同開發建立平臺和界面。三維模型能夠從設計規劃到施工、質量控制、成果應用，采用咨詢、分析、反饋、可視化等方法，對施工過程進行模擬、分析、計算，作出科學的預測、預報和預警，集中監測混凝土開裂風險。數字水壩是水壩建設的科學依據，對大壩質量進行統一管理，實現了對工程建設質量監測的迅速響應，各方深度參與施工質量管理活動，有效提升了工程建設管理水平。

2.2 重建工程智慧管控

“中國水電之母”豐滿水電項目舉世矚目。該項目以數字化工程為基礎的全智能控制模式，以全過程可視化、實時傳輸、智能處理、業務協同管理為基本模式，對各施工方實施安全、質量、進度的全過程控制，為各施工方提供統一的溝通與管理服務，實現工程施工各方的控制。基于統一的工程BIM模型，整合多種管控信息，形成基于單元工程的管控信息模型。以進度信息為主要驅動力，整個施工管理過程由設計、安全、質量、進度和數字資產的結果驅動。該平臺集成了樣品檢驗和質量評估表格，支持移動數據錄入、現場打印、手寫簽名、照片上傳、現場驗收時信息和模型的自動連接。在統一數據庫的支持下，對數據進行綜合利用。深部采礦提供安全監測與評價、滾動監測與評價、混凝土溫控評價、注水效果評價、危害分析與預警、質量分析、預警與控制、進度分析、預警與控制等專項決策支持功能。支持綜合決策功能，如施工模擬和分析等。

2.3 實施中的數字化建造

借助大量的物聯網設備和智能硬件設備，結合BIM、激光掃描、大數據、網頁開發等技術，對采集到的實時數據信息進行統計分析，形成有價值的預測和控制數據，反饋到虛擬模型世界，實現虛擬模型世界的快速開發和控制。縱觀數字化建設的發展歷程，經歷了從數字大壩到智能大壩的深度融合，從智能建筑技術到云計算、AR、移動互聯網、人工智能等技術，從關鍵應用到系統化、平臺化開發，以BIM為核心的數字化管理，結合專業應用監控系統和云計算技術，聚焦信息交互技術的方方面面，積累了大量實踐經驗。

2.4 管理信息化

施工過程是典型的協同工作，不同專業、不同職責的施工單位需要共享和交換信息。同樣，在水利工程的建設和管理過程中，也會產生大量的信息。項目參與各方各司其職，造成信息孤島、信息空白，導致各階段信息丟失嚴重。對于項目生命周期和信息交換管理水平較低的項目，其使用和表達無法有效反饋到項目中。BIM模型中包含的信息可以高效地對項目文檔進行可視化、關聯和管理，為項目建設過程中的信息交流、溝通和綜合管理提供有效的平臺。利用BIM技術構建項目的中心資源庫，可以徹底改變項目全生命周期的信息管理模式。

2.5 數據驅動設計

對于工程建設行業來說，項目建設過程中會產生大量的數據。企業將數據從設計端流向施工端更為迫切。整個行業都需要打破數據孤島，實現數據互聯。從而更好地利用數據，指導企業運營，這也是實現數字化轉型的關鍵。由于從建筑環境中獲取的數據越來越多，設計和施工過程將更容易達到預期的效果。構建與業務緊密結合的公共數據環境（CDE）是目前大多數工程建設企業應用BIM（建筑信息模型）的階段，也是未來邁向更高、更成熟階段的必由之路。系統的設計重點在于遠程數據存儲和文件管理，實現遠程數據管理。這將為創作者提供單一的信息來源，從而使其設計和建造成為可能。公共數據環境從項目延伸到資源，讓數據在整個項目生命周期的每一個環節流動，業主可以充分了解項目情況。

例如，作為數字樞紐，Tandem數字孿生平臺可以集中處理來自各種來源、格式和階段的項目數據，將數據進行組織和分離，形成數據豐富的數字中心，跟蹤從設計、施工、交付到運營的整個資產數據。數字孿生平臺通過連接現實與數字世界，以數字化的方式反映模型實體的最新情況，逐步實現預測、模擬、告知決策和自主行動，從而為設施、建筑、水利水電或任何結構及其構件提供獨特的操作視角，從而實現業主、建筑師、工程師和承包商之間的實時協作。

結束語

總之，數字化是中國最先進的建筑技術。數字化技術在我國水利水電工程建設中的應用，可以全面提高水利水電工程的整體工作效率和質量，降低施工難度，更好地保證工程的整體質量。因此，相關人員應加強數字化技術應用，不斷提高專業水平，充分發揮數字化技術在水利水電工程中的作用，全面保障我國水利水電工程建設質量水平，促進行業健康可持續發展。

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