云南瀾滄江黃登水電站實現全生命周期管理

文｜本刊記者 寧冉

＞＞圖1 黃登水電站設計效果圖

黃登水電站位于云南省蘭坪縣境內，是瀾滄江上游古水至苗尾河段水電梯級開發方案的第五級，電站布置方案為碾壓混凝土重力壩，最大壩高203m，總庫容15億立方米，裝機容量為1900MW，該電站以發電為主，兼有防洪、灌溉、供水、水土保持和旅游等綜合效益。本項目工程規模宏大，工程總投資估算額約173億元，建設總工期81個月，主體工程區范圍約20平方公里，區內布置大量的工程生產區、生活區以及加工廠等輔助企業，并分布錯綜復雜的道路交通系統。

尋求BIM理念與技術支撐

黃登水電站主要施工區域布置有數十個分類復雜的大型施工區，施工交通系統縱橫交錯，主體建筑物中擋水建筑物、地下廠房、導流建筑物等均包含大量的體型龐大且結構復雜的建筑設施，設計流程與專業協調非常復雜，涉及到規劃、勘測、水工、廠房、機電、施工等主要設計專業。為此，在新設計思想和技術高速發展的背景下，如何實現工程整體設計的全面協調化，進行全面信息化和可視化設計，一直是中國水電顧問集團昆明勘測設計研究院（簡稱“昆明院”）的工程師們不斷追求和探索的目標。隨著BIM技術理念的發展，以及一系列BIM設計軟件的應用為昆明院帶來了全新的設計思路和方式。通過實踐研究，BIM軟件平臺的應用為昆明院各專業在設計方面帶來了巨大的轉變，在進行三維一體信息化設計進程中，從水工結構設計采用Revit Structure和Revit Architecture開始，逐步到機電專業、金屬機構采用Revit MEP和Inventor，以及施工等專業采用AutoCAD Civil 3D、 Infrastructure Modeler（AIM），BIM理念的實踐應用得到迅速發展。

AIM提供新的支撐

隨著AIM的推出，其強大的快速建模功能與AutoCAD Civil 3D數據的良好接口，以及在可視化方面的優勢，為規劃設計、多方案比選以及方案演示等提供了強大的技術支撐，特別是在初步設計階段，其道路、水域、植被、建筑、景觀以及信息關聯處理等便捷而快速的建模功能，為設計師提供了強大的表達方式 ，同時可以把在AutoCAD Civil 3D中精確的設計模型以及其他GIS數據等匯入到同一模型中，使不同種類的數據和模型得以有效整合。

在昆明院，設計人員將AIM強大的城市規劃設計功能應用到了水電工程的施工組織設計與規劃之中，特別是在黃登水電站施工總布置設計應用中，在AIM的支持下，實現了以施工總布置為基礎的三維協同一體化設計，而且為施工規劃中的景觀設計提供了高效便捷的平臺，設計模型中的每個個體都可實現獨立的信息化和可視化連接，當設計變更時只需對局部設計文件進行修改，導入AIM中便可進行自動更新，實現了多專業動態協同設計。

BIM模型概況

水電站工程設計涉及多個不同專業，包括地質、水工、施工、建筑、機電等。黃登水電站施工總布置以AutoCAD Civil 3D、Revit、Inventor等為各專業建?；A，以Navisworks Manage為模型觀測與碰撞檢查工具，以AIM為總布置可視化和信息化整合平臺開展BIM協同設計。

1. 總體規劃

AutoCAD Civil 3D強大地形處理功能，可幫助實現工程三維樞紐方案布置以及立體施工規劃，結合AIM快速直觀的建模和分析功能，則可輕松、快速幫助布設施工場地規劃，有效傳遞設計意圖，并進行多方案比選。

2. 樞紐布置建模

樞紐布置、廠房機電等需由水工、機電、金屬結構等專業按照相關規定建立基本模型與施工總布置進行聯合布置。

2.1 基礎開挖處理

結合AutoCAD Civil 3D建立的三角網數字地面模型，在壩基開挖中建立開挖設計曲面，可幫助生成準確施工圖和工程量。

2.2 土建結構

水工專業利用Revit Architecture進行大壩及廠房三維體型建模，實現壩體參數化設計，協同施工組織實現總體方案布置。

2.3 機電及金屬結構

機電及金屬結構專業在土建BIM模型的基礎上，利用Revit MEP和Revit Architecture同時進行設計工作，完成各自專業的設計，在三維施工總布置中則可以起到細化應用的目的。

3. 施工導流

導流建筑物如圍堰、導流隧洞及閘閥設施等及相關布置由導截流專業按照規定進行三維建模設計，Civil 3D幫助建立準確的導流設計方案，AIM利用AutoCAD Civil 3D數據進行可視化布置設計，可實現數據關聯與信息管理。

4. 場內交通

在Civil 3D強大的地形處理能力以及道路、邊坡等設計功能的支撐下，通過裝配模型可快速動態生成道路挖填曲面，可準確計算道路工程量，通過AIM可進行概念化直觀表達。

5. 渣場與料場布置

在Civil 3D中，以數字地面模型為參照，可快速實現渣場、料場三維設計，并準確計算工程量，且通過AIM實現直觀表達及智能信息管理。

6. 施工工廠

＞＞圖2 廠房結構模型

＞＞圖3 廠房機電設備透視圖

施工工廠模型包含場地模型和工廠三維模型，Inventor幫助參數化定義造型復雜施工機械設備，聯合Civil 3D可實現準確的施工設施部署，AIM則幫助三維布置與信息表達。

7. 營地布置

施工營地布置主要包含營地場地模型和營地建筑模型，其中營地建筑模型可通過Civil 3D進行二維規劃，然后導入AIM進行三維信息化和可視化建模，可快速實現施工生產區、生活區等的布置，有效傳遞設計意圖。

8. 施工總布置設計集成

BIM信息化建模過程中將設計信息與設計文件進行同步關聯，可實現整體設計模型的碰撞檢查、綜合校審、漫游瀏覽與動畫輸出。其中，AIM將信息化與可視化進行完美整合，不僅提高了設計效率和設計質量，而且大大減少了不同專業之間協同和交流的成本。

9. 施工總布置面貌

在進行施工總布置三維一體信息化設計中，通過BIM模型的信息化集成，可實現工程整體模型的全面信息化和可視化，而且通過AIM的漫游功能可從壩體到整個施工區，快速全面了解項目建設的整體和細部面貌，并可輸出高清效果展示圖片及漫游制作視頻文件。

BIM協同設計

BIM設計的核心及精華在于信息的全面性和專業的協同，在設計過程中可將AutoCAD Civil 3D、Revit、Inventor、AIM等設計數據文件進行互聯共享，集中分級管理控制，各專業可以高效的實現專業架構和設計，極大提高設計效率。

BIM應用發展

1. 設計理念的轉變及提升。BIM能實現整個工程面貌的全面信息化及可視化，實現多專業、多方案的協同布置設計，各專業的最新設計成果可以實時反映在同一BIM模型上，相互關系在三維模型上一目了然，可避免不必要的設計干擾與信息阻隔問題。

2. 設計效率及質量的飛躍。通過系統的組織規劃，BIM設計理念的實踐可以實現多專業協同設計與出圖，實現基于BIM模型的工程量精確統計以及設計模型智能沖突檢測，而且在模型信息化功能的輔助下可以使設計人員從容應對設計變更，從而可以大大提高設計效率和設計質量。

3. 高效直觀的設計表達形式。隨著BIM設計平臺的應用發展，特別是AIM的推出，可以讓設計人員輕松的實現設計意圖的概念化表達及應用，實現多方案虛擬互動漫游及展示。

＞＞圖4 施工營地布置模型

＞＞圖5 導流洞進出口布置

＞＞圖6 上下游圍堰布置

未來展望——不斷提升設計理念

隨著設計理念和技術的發展，昆明院一直在追求更高效的設計方式，BIM作為一種新型的生產組織方式，是管理思想與技術的有機組合，BIM強調建筑項目整體的全面信息化，強調信息模型和管理流程在建筑全生命周期中的應用。在黃登水電站工程設計應用上，昆明院的項目團隊使用了各種BIM設計主流軟件，在不同階段開展相應的設計工作，高質量地完成了設計任務。

通過BIM軟件設計平臺的應用，給昆明院的設計理念和質量都帶來了極大的提升，同時在BIM技術的支撐下，各個階段的設計流程與工作模式等數據也得到了有積累和繼承，為后續項目的設計提供了寶貴的經驗。

感言

隨著設計理念和技術的發展，昆明院一直在追求更高效的設計方式，BIM作為一種新型的生產組織方式，是管理思想與技術的有機組合，BIM強調建筑項目整體的全面信息化，強調信息模型和管理流程在建筑全生命周期中的應用。在黃登水電站工程設計應用上，昆明院的項目團隊使用了各種BIM設計主流軟件，在不同階段開展相應的設計工作，高質量地完成了設計任務。

——中國水電顧問集團昆明勘測設計研究院副院長兼總工程師、中國工程設計大師 張宗亮

水利水電工程全生命周期管理BIM理念，從設計以致運行管理等全過程為中國水電提出了一個進一步發展的方向。BIM理念作為目前先進的設計理念和手段，為實現水電站勘測、設計、施工和管理全方位信息化提供了基礎，使BIM的實現更近了一步。

——中國水電顧問集團昆明勘測設計研究院 施工分院副總工程師 施工三維設計項目部項目經理 楊宏斌

BIM帶給建筑行業的變革不言而喻?？梢灶A見，未來BIM將帶個設計院更多的經濟效益和社會效益。

——中國水電顧問集團昆明勘測設計研究院施工專業三維設計項目部副經理 吳學雷