信息化技術(shù)在水利水電工程建設(shè)中的應(yīng)用與發(fā)展

文/吳金光 山東鄒平水利工程處 山東鄒平 256200

21世紀(jì)是信息化的時代，信息技術(shù)是當(dāng)今世界上發(fā)展最為迅速的產(chǎn)業(yè)，信息處理技術(shù)突飛猛進，日新月異，給各行各業(yè)都帶來了巨大的轉(zhuǎn)變。水利工程作為利民工程，越來越多的信息化技術(shù)被應(yīng)用到水利水電項目建設(shè)中。在水利水電信息化技術(shù)方面，主要有BIM技術(shù)、無人機勘測以及大數(shù)據(jù)處理等。

1、BIM技術(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用

建筑信息模型化（BIM）的英文全稱是Building Information Modeling，是一個完備的信息模型化的過程。在水利工程建設(shè)中，其應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1 基于BIM的工程設(shè)計

根據(jù)二維設(shè)計圖，可以將工程圖轉(zhuǎn)換為三維模型，從而可以直接修改模型，開展相關(guān)的工程模擬試驗。 并且BIM有著良好數(shù)據(jù)共享性，可以與其他CAD設(shè)計軟件共享模型，并且不需要重新輸入數(shù)據(jù)以避免數(shù)據(jù)冗余，歧義和錯誤。 實現(xiàn)不同專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計。 修改一個專業(yè)設(shè)計的對象，并相應(yīng)地更新其他專業(yè)設(shè)計的對象。

1.2 基于BIM的項目施工與管理

BIM不僅僅應(yīng)用于項目設(shè)計，還應(yīng)用到項目管理。BIM技術(shù)可以進行施工、維護和管理全過程模擬，實現(xiàn)了集成項目IPD管理。

在施工管理方面，BIM輔助技術(shù)實現(xiàn)了實現(xiàn)動態(tài)，集成和可視化的4D施工管理。建筑施工現(xiàn)場的3D模型與施工進度相聯(lián)系，并與施工資源和場地布置信息相結(jié)合，建立4D施工信息模型。實現(xiàn)了施工進度，人力，物力，設(shè)備，成本和場地布置的動態(tài)綜合管理，以及施工過程的可視化模擬。在項目參與者之間實現(xiàn)協(xié)作。項目參與者之間的信息共享，以及基于網(wǎng)絡(luò)的文檔，圖紙和視頻的提交，審核，批準(zhǔn)和使用。項目參與者通過網(wǎng)絡(luò)共同協(xié)商和協(xié)調(diào)項目，以實現(xiàn)對施工質(zhì)量，安全，成本和進度的管理和監(jiān)控。

同時施工問題預(yù)測，當(dāng)在計算機上執(zhí)行施工過程時，虛擬模型可以在實際施工之前預(yù)測潛在的問題。并且根據(jù)施工問題，為項目制定合理的防治措施，并對施工措施進行計算機輔助模擬。

1.3 BIM技術(shù)在水利工程造價中的應(yīng)用

水利工程涉及投資范圍廣，專業(yè)性強，整體項目結(jié)構(gòu)多樣化、復(fù)雜化，特別是在水庫、水電站等，這些項目水工結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備較多，各種管線密集。因此想要完成工程預(yù)算，需要多個專業(yè)、多組人員協(xié)同合作，才可以完成。但是傳統(tǒng)的二維圖紙無法，不能直觀展示實際效果，如果遇到設(shè)計變更時，更是無法做好工程預(yù)算。另外，越加復(fù)雜的工程，容易出現(xiàn)工程量漏記或重計，產(chǎn)生資產(chǎn)浪費。

由于BIM技術(shù)具有造價高、唯一性、動態(tài)性、層次性和兼容性等特點，在水利工程造價管理信息化方面具有傳統(tǒng)技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢。在水利工程造價方面，優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，大大提高了成本工作的效率和準(zhǔn)確性。通過BIM技術(shù)，建立了一個三維模型，能夠自動識別各個零件，快速調(diào)整和計算工程量，動態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計捕獲可以有效地避免項目遺漏和計算誤差，提高庫存評價的準(zhǔn)確性。

其次，利用BIM技術(shù)模型沖突，通過檢查工具優(yōu)化解決方案和消除工藝線沖突，成本工程師可以與設(shè)計師合作，從成本控制的角度優(yōu)化工藝和解決方案，有效地控制設(shè)計變更和降低成本。

最后，結(jié)合施工進度和施工現(xiàn)場的費用，可以和BIM技術(shù)預(yù)算對接，保證預(yù)算工作開展的準(zhǔn)確性。繼而可以根據(jù)市場變動和施工調(diào)整，繼而快速有效的進行預(yù)算計算，保證整個工程造價工作的實用性和敏感性。

2、無人機技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

水利水電工程建設(shè)中，需要涉及多個方面的勘探和監(jiān)測，如水土保持監(jiān)測、地質(zhì)條件勘測。而傳統(tǒng)的地面監(jiān)測已不能滿足當(dāng)前監(jiān)測工作的需要，因此大力發(fā)展無人機遙感技術(shù)是極為重要的。無人機遙感技術(shù)具有靈活、實時傳輸和高圖像分別率的特點，因此已經(jīng)成為項目建設(shè)中的重要信息技術(shù)。

2.1 無人機技術(shù)在地質(zhì)勘測中的應(yīng)用

無人機技術(shù)不僅僅簡單的高空拍攝，更是多種技術(shù)的綜合處理平臺。其中無人機在地質(zhì)勘察應(yīng)用方面，主要應(yīng)用以下幾個方面的技術(shù)：

三維表面模型的場景還原技術(shù)。利用無人機和工程現(xiàn)場攝影相互配合，可以快速形成測量區(qū)三維表面模型，恢復(fù)測量區(qū)的地形、地貌等地形特征，為工程項目勘察布局規(guī)劃，提供了決策信息。

快速方便的地形測量技術(shù)。相較于傳統(tǒng)的地形測量技術(shù)，無人機地形測量技術(shù)提高了1～2倍。根據(jù)實驗情況，在1平方公里復(fù)雜條件下進行1：1000精度進行地形測量，無人機完成地形圖繪制需要7天左右，而傳統(tǒng)的測繪技術(shù)需要兩周以上。因此節(jié)約了人力和物力，降低了作業(yè)成本。

地面變形分析技術(shù)。該技術(shù)可以實現(xiàn)對地表大變形的快速分析，對堆場的開挖進行實時分析，并對邊坡的快速開挖進行監(jiān)測分析，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.2 水域信息的實時監(jiān)測

水利水電工程對區(qū)域生態(tài)環(huán)境有重大影響。要動態(tài)探測水文信息，掌握及時有效的數(shù)據(jù)，全面分析環(huán)境影響。這個地區(qū)的水文信息一直在變化。根據(jù)傳統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，它顯然不是時間敏感的。無人偵察機的遙感測量技術(shù)可以通過高精度的圖像采集設(shè)備實現(xiàn)水文信息的實時采集。經(jīng)過對比分析，水文環(huán)境的變化不僅有助于降低人力物力測繪成本，而且有助于提高監(jiān)測效率。通過對全國水域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集，根據(jù)科學(xué)信息處理過程，采集和成像各子區(qū)域的水文信息，準(zhǔn)確獲取各區(qū)域水文信息的面積、類型、所有權(quán)和分布，建立有效的部門聯(lián)合機構(gòu)。水環(huán)境動態(tài)數(shù)據(jù)檢測管理系統(tǒng)的建設(shè)，不僅保證了水利水電工程的順利運行，而且保證了生態(tài)環(huán)境的平衡。

3、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)在水利工程應(yīng)用方面，山東省水利廳走在了前列，建立了樹立大數(shù)據(jù)處理平臺。通過構(gòu)建智能化管理平臺，采用分層采集、存儲、處理和服務(wù)的建設(shè)模式，利用“天計算”大數(shù)據(jù)平臺開展水利大數(shù)據(jù)分析與智能化，基本形成了“全、統(tǒng)、通”的山東水利大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。建立了水利知識地圖，揭示水利數(shù)據(jù)來源與企業(yè)實體的關(guān)系，建立水利信息系統(tǒng)。