BIM技術在水利水電工程可視化仿真中的應用

占文婷

摘 要：水利水電工程可視化仿真是以動畫方式將整個工程施工過程動態地、真實地演示出來，并能采集仿真過程中所形成的各種信息和數據，以圖形方法直觀呈現出來。施工單位借此可正確理解工程的設計意圖，實時了解各類施工數據和信息，對水利水電工程施工具有極大幫助。隨著我國水利水電工程的不斷發展，可視化仿真技術在許多大規模建設項目和難度較高的項目中的應用越來越多。文章首先對BIM技術的應用優勢進行了分析總結，然后主要對BIM技術在水利水電工程可視化仿真中的應用進行了分析探討，提高了工作效率和質量，提升了水利水電工程的經濟效益。

關鍵詞：BIM技術 可視化仿真 施工安全監控

1.BIM技術概述

BIM技術指的是在數字3D模型基礎上，整合并數字化處理施工項目中不同信息和數據的工作，通過該模型可以數字化形式將工程項目中的數據直觀地呈現出來，同時也可將一些知識資源進行共享，為項目施工中決策提供可靠保證。比如工程建設中的價格、設備、施工進度等數據信息模型，均能通過BIM技術以數字化方式呈現出來。

2.BIM技術的應用優勢

2.1有效整合各項資源，實現協同創新

傳統二維平面設計雖然也可實現協同設計，但具有一定限制性，而能在二維平面進行設計，智能化程度相對較低。而應用BIM技術能實現以三維模型為基礎的各專業系協同設計，水利水電工程項目的各參與方可利用BIM技術實時上傳設計計劃和方案至數據庫，并進行實時更新，以三維模型的方式將項目的最新設計成果經過重新整合之后，再展現在每位設計人員面面前，真正實現無縫協同。應用BIM技術可有效整合各項資源，大大提升設計質量和效率，并將設計誤差盡可能降低最低。另外，設計講究時效性和經濟性，設計人員應用BIM技術可準確生成該工程項目的簡易模型，大大提升設計速度，還可借助該技術的設置工具來生成不同方案的三維展示、環境構型等，快捷、高效、準確地表達出設計人員的設計理念，進而有效爭取到施工方案設計的主動權。

2.2有利于調整設計工作重心

根據有關調查研究結果顯示，傳統使用CAD進行建設項目的二維平面設計工作時，工作重心主要在施工設計圖這塊，基本占據了這個建設工程設計工作量的一半以上，再加上初步設計階段協同程度低等各種原因，導致項目施工圖紙階段時常發生變更的情況，導致預算不平衡等問題出現。BIM技術能將設計工作重心前移，讓初步設計階段的工作量比重得以提高，大大減輕施工圖設計階段的工作量，同時還能提升設計的質量和精準度。

2.3提升工作效率和質量

BIM技術通過辦公自動化和三維可視化環境，能及時施工中各種問題，各項目之間也可進行信息交流和數據共享，提升數據在施工的重復利用率。有關管理人員利用BIM技術能快速獲取所需的建設數據信息，分析書數據，進而制定出更加精細化的施工方案，避免大量財力、人力、物力的浪費。同時通過BIM技術獲取各種工程信息，再對這些信息進行計算、對比和分析，進而幫助有關人員及時了解到工程項目的消耗量是否超標、是否超預算等情況，進而有效管控項目的成本風險。

3.BIM技術在水利水電工程可視化仿真中的應用

3.1BIM技術在可視化信息查詢中的應用

通過利用系統中的“查找項目”功能模塊，就可實現水利水電工程仿真信息可視化查詢，查詢每個圖形的屬性信息，或者利用系統中“API”和“NET”的二次開發，查詢施工全過程中的相關仿真信息，比如施工強度、各分項施工情況等，還可通過“年、月、日”的方式來查詢工程施工中某一時段的施工強度和施工面貌等，這些仿真信息以不同顏色的圖形在界面上進行顯示，讓信息使用者能直觀、便捷地了解所需情況。

3.2 BIM技術在三維動態數字模型構建中的應用

3.2.1在地形動態填挖中的應用

地形動態填挖設計多個環節，首先需確定開挖的大壩地面構成和邊坡的設計曲面，其次將這一設計曲面以放坡方式置于原來的地形曲面中，取得原設計曲面和設計曲面的交線，最后就可沿著這條交線切去填挖設計中的部分，同時切除交線的多余填筑邊坡，進而使原始曲面和設計曲面實現完美融合。

3.2.2混凝土壩施工過程的三維動態演示過程中的應用

水利水電工程建設過程中，通過需澆筑大量的混凝土，而混凝土壩澆筑時，要注意施工周圍的溫度、設備布置、建筑能力以及應力等因素的影響，約束條件比較繁雜，導致通過人工有效安排建筑的進度和順序是一件非常困難的事情。同時無法準確判斷大壩施工中各階段的混凝土壩升高過程是否符合施工要求，也無法判斷各施工階段的進度情況。而利用BIM技術可將混凝土壩施工過程中的不同混凝土施工方案動態、真實地模擬出來，工程建設人員就可根據模擬的動態過程，預測不同方案中混凝土施工的進度和各項指標情況，再根據這些數據，制定有針對性、準確、合理的施工進度方案。在計算機系統中輸入影響澆筑作業的各種變量，建立系統模型，從而在該模型基礎之上建立仿真軟件。施工有關人員就可在其中輸入相應的技術參數以及可操作性的方案，利用該系統計算出各種最優化方案，比如機械利用、建筑強度、機械配套數量等。

3.3 BIM技術在水利水電工程施工方案布置中的應用

BIM系統中配有瞄準軟件，利用它就可一個虛擬環境中實現迅速布置施工設備、地形以及建筑等模型，通過Revit模塊可實現不同階段混凝土結構模型的建立，或者實現時序化布置，展示工程各個階段的施工情況，再用瞄準軟件實現施工方案的快速布置的過程中，要按不同施工場景文件進行分類和時序化管理。

3.4 BIM技術在施工結構仿真中的應用

可利用BIM技術中仿真工程結構，比如Revit軟件，其可應用在在工程結構加固、布局和設備建模中，賦予三維模型各種建筑材料特性，例如現澆混凝土、磚砌以及結構鋼等。結構加固設計時，可利用現有的三維模型，先選擇不同類型的配筋形式，再將其轉化為施工配筋三維模型，以便后續進行施工進度模擬。

3.5 BIM技術在施工安全監控中的應用

在水利水電工程施工過程中，應用BIM技術可起到監督和識別的作用，將BIM技術和智能監控技術有機結合，實現可視化安全管理，通過實時監控整個施工過程，及時了解施工中存在的問題和施工進度，以便及時發現問題，及時解決。運用BIM技術，將所有施工數據信息進行匯總、整理，利用模型將其模擬出來，創建施工范圍內的既有的真實環境，和實際施工項目融合，讓有關人員能更加直觀地觀察所在施工場所的施工環境情況，能從不同角度辨識危險源，借此就可更加全面地辨別各階段施工中存在的危險因素，模擬模型中庸顏色標注出來，進行預警處理。另外，利用BIM技術還可劃分施工危險區域，將危險系數比較高的區域和其他危險系數較低的區域隔離開來，并用紅、橙、黃、綠4種不同顏色進行標注，每種顏色表示不同級別的警戒程度。在水利水電工程施工的整個過程中，應用BIM技術進行有效的安全監控，有關人員就可針對具體情況，采取相應的安全防范措施和相關的安全施工標準及時排除安全隱患。

4.結束語

綜上所述，BIM技術是工程設計、施工和管理中一項非常重要的關鍵技術，其在水利水電工程可視化仿真中的應用，不僅有效降低了成本，還使水利水電工程從設計到施工中各個階段的質量大大提升。文章通過對BIM技術的分析，了解該技術的應用優勢，同時具體分析了BIM技術在可視化信息查詢、三維動態數字模型構建、施工方案布置、施工結構布置以及施工安全監控中的應用，該技術的應用，大大提高了工作效率和質量，提升了水利水電工程的經濟效益，推動了工程的發展。

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