基于BIM技術的水利水電工程建設研究

(岳陽市水利水電勘測設計院 湖南 岳陽 414000)

基于BIM技術的水利水電工程建設研究

劉文杰

(岳陽市水利水電勘測設計院湖南岳陽414000)

BIM是以三維數字技術為基礎，集成了各專業相關信息的工程數據模型，可以為設計、施工和運營提供相協調的、內部保持一致且可進行運算的信息。本文主要以水利水電工程實際，對BIM技術在水利水電工程建設中的應用進行分析，以總結相關經驗為BIM技術在水利水電工程建設中的應用提供借鑒。

BIM；水利水電工程；運算信息

一、引言

水利水電工程作為我國國民經濟和社會發展的重要物質基礎，由于項目規模大、難度高、周期長、處于復雜地質的環境中、空間有限等特點，給項目的施工組織管理和施工過程的動態過程帶來了極大的挑戰。而BIM技術的實施解決了工程信息在規劃、設計、施工及運營全生命期各階段的有效利用與管理，是工程項目相關信息實現數字化表達的重要手段，可有效適應客戶使用及行業發展的需求。

二、BIM在水利水電工程中的應用軟件

Civil3D軟件是建立于AutoCAD平臺之上，專業定制的土木工程道路與土石方解決的軟件包。利用協調一致、包含豐富數據的數字模型，實現同一模型的一處變更、多處更新、全部自動的集成流程。

Revit系列軟件是專為建筑行業開發的三維參數化模型設計軟件平臺，包含建筑設計、MEP工程設計、結構工程設計工具。Revit強大的參數化建模、精確統計及Revit平臺各專業軟件間優秀的協同設計、碰撞檢查功能等已在各行業發展中得到廣泛應用。

InfraWorks軟件可高效快速的整合GIS數據、建筑信息模型、CAD和光柵數據創建現有基礎設施的三維模型，從而優化設計概念工作流程；在前期設計過程中，可以給業主和行業管理部門提供直觀且易于理解的設計方案。

三、工程分析

(一)項目簡介

某水利樞紐采用碾壓混凝土重力壩，全長1145.5m，大壩壩頂高程114.0m，壩頂寬度5m，大壩共計40個壩段，其中39個為混凝土重力壩段，1個為均質土壩壩段，電站總裝機容量為234.6MW。

(二)BIM應用目標

在設計、施工、運維全生命周期應用BIM技術，達到降低成本、縮短工期、提高效率、增加效益、減少風險的目的，打造精品工程，探索企業借力BIM技術實現轉型發展之路，提高企業核心競爭力的終極目標。

(三)BIM的應用

1.BIM建模

根據傳統的廠房設計流程及CATIA軟件提供的模板、參數以及其他常用命令開放的API進行二次開發，系統將參數集成到可編輯的文檔，并實現模型和文檔的雙向驅動，根據需要調取模板庫中符合設計要求的模板，程序自動關聯協調不同模板間的參數值，一鍵生成所需的BIM模型。

本項目BIM模型包括土建、水機、電氣、暖通、消防等專業，如圖1所示。

圖1 多專業BIM模型

2.BIM的應用要點

①基于BIM的重大方案優化。修建水利工程需要對水流改道，創造干地施工的條件，通過BIM技術深入分析，對比工程量及投資，將原方案布置在SONGO河灣的泄洪底孔，移至引水口左岸的FRANBANGA河灣，將四期導流方案改為兩期，使得施工控制節點大為減少，大大簡化了導流程序；

②基于綜合信息管理系統的施工進度管理。本工程將施工進度、材料、機械等各項施工資源與BIM模型通過數據庫整合，進行4D進度監控(虛擬建造、進度錄入等)、機械資源管理、物資動態管理等應用，通過施工進度計劃進行4D施工模擬，預測存在的工期風險，將實際進度與計劃進度進行對比分析，分析實際施工與進度計劃的偏差，合理糾偏并調整進度計劃，制定趕工措施，避免出現工期滯后和延誤情況發生；

③基于BIM的復雜體型配筋。對于體型特別復雜、施工難度高的關鍵部位，可在BIM模型的基礎上進行三維配筋，可自動統計鋼筋工程量表，提高圖紙審查的通過率；

④基于BIM的材料采購。根據設備模型和管路模型的屬性信息，通過軟件自身的報表統計功能，按照制定的材料統計表生成樣式，快速生成滿足專業要求的材料表，并且將此信息錄入到信息系統中，便于項目參與各方及時準確地掌握材料的采購運輸狀況。

(四)應用效果

基于BIM模型優化設計變更，節約投資4200萬；減少溝通時間70%；發現并解決各類錯、漏、碰問題，節約投資100萬；圖紙審查通過率100%；現場交底可視化，減少交底時間80%；工程提前98天發電，產生直接經濟效益5300萬。

四、BIM在水利水電工程中推廣應用的建議

(一)政策環境方面

BIM技術的推廣需要工程人員突破傳統思維、深刻意識到BIM的價值，以更好的接受BIM理念。我國相關政府部門可借鑒國外發達國家BIM標準及國內水利工程方面的成功案例，來制定相應的水利工程BIM應用標準、模型交付標準和規范；或者結合國內水利工程行業特點和習慣，制定并執行有關法律法規及爭議解決方案。

(二)技術環境方面

政府和行業協會可鼓勵科研院、企業、高校等對目前所使用的BIM軟件進行二次開發，以更好的適應國內水利行業的規范及工程技術人員的使用需求；借鑒國外將模型“化整為零”的思路，實現對水利工程模型所涉及的技術路線、工藝要求等方面的有效探索，以降低對計算機硬件的要求。

(三)行業環境方面

行業協會可收集水利工程BIM相關的案例，對該技術應用價值進行評估。通過政府、行業協會、科研院等將BIM技術的應用價值進行宣傳和推廣，以激發相關工作人員對BIM技術的興趣，讓更多的從業人員能更好的接受BIM技術；高校可借鑒國外BIM課程，并結合國內項目的成功案例，開設相關課程，為行業儲備后續可靠的BIM人才。

五、結語

在水利工程規劃設計、施工和運維等全生命周期的各個階段均可以利用BIM技術。在設計階段，利用BIM技術進行三維設計，可以提高設計質量，減少圖紙錯誤；在施工階段，BIM技術可以提高施工進度、質量和投資管理的工作效率；在運維階段，BIM技術可為用戶提供更加直觀、方便的運維管理平臺。

[1]孫少楠，張慧君.BIM技術在水利工程中的應用研究[J].工程管理學報，2016，30(2)：103-108.

[2]劉金巖，劉云鋒，李浩等.基于BIM和GIS的數據集成在水利工程中的應用框架[J].工程管理學報，2016，30(4)：95-99.

[3]鄧紹倫.基于BIM-GIS技術的建設方案與區域規劃協調性評價研究[J].建筑經濟，2016，37(6)：41-44.

劉文杰(1981.08-)，男，湖南平江人，本科，工程師，主要從事水利水電工程施工管理及設計工作。