水利水電工程BIM應用價值與企業推廣思考

楊碩　趙朋飛　黨照

摘 要：水利水電工程作為基建項目的重要組成部分，不僅對沿岸地區的生態環境起到了保護作用，同時在調蓄旱澇、水產養殖、發電等領域都有著重要的積極作用。由于水利水電工程建設周期長，規模大，施工技術難度較高等原因，對施工設計團隊專業能力和技術能力提出了較高的要求。所謂BIM即為建筑信息模型的簡稱，最早起源于20世紀70年代，能夠依據數據信息對建筑工程進行三維建模，彌補了CAD技術過于抽象的缺憾，對于幫助施工人員了解設計意圖和完善施工手段具有重要作用。在水利水電工程中，BIM技術能夠更加直觀的幫助設計施工人員了解項目情況，提升設計精度和減少設計失誤，具有良好的發展前景，對提升水利水電工程的建設質量具有重要的技術支撐作用。

關鍵詞：水利水電工程;BIM技術;應用

根據水利水電行業的特點，敘述了BIM技術的應用價值。實施BIM技術，將體現可視化、多專業協同、標準化、精細化優勢，可以優化設計流程，保證設計深度、提高設計效率、強化設計質量。通過4D模擬，提前規劃施工場地，精心安排施工計劃，控制節點工期;可以更好控制投資，監控項目進展、分析反饋數據。通過BIM技術，實現信息共享，對于提高行業整體效率和管理水平具有重要意義。

一、水利水電工程BIM應用價值

水利水電工程是復雜的系統工程，設計專業多、設計周期長、工程量大、環境多變、施工工期長、干擾因素多、機械布置困難，同時還要考慮施工導流、度汛、壩體擋水及蓄水發電等目標要求，施工組織、進度計劃安排及項目管理存在相當大的困難。隨著工程項目的復雜性和信息化要求提升，傳統圖紙已經很難解決和表達以上工程面臨的各種難題。

1.專業。水利水電工程項目中的水電站項目相對復雜，水電站項目中一般包括：場地、壩體、庫區、溝渠（溢洪道）、隧洞（引水洞）、圍堰、水閘、船閘、建筑、設備等工程內容，可能還包括：橋梁、道路、堤防等內容。從專業來分，水利水電工程則大致分為：勘測、地質、水工、金結幾大類專業，部分專業因不同的設計、施工單位細分建筑、機電、路橋、施工等。以上專業分工其實是籠統而粗放的，尤其是水工專業，包含大而全。于是便很容易出現，專業人員既要研究場地又要設計壩體，還要畫溝渠、隧洞的圖，還要邊查看圍堰級別，邊學習施工方法。在此條件下，專業人才的培養、經驗積累就異常緩慢。在行業內客觀要求無法改變的前提下，工具的改良與進步將是首要的選擇。BIM技術能夠幫助工程人員把項目數據集成并統一起來，形成三維模型。通過即時可視化的方式，工程人員直觀的進行研究、設計，大幅降低了傳統憑借經驗、記憶來做出人為判斷可能帶來的風險，不僅可以降低工程人員的工作難度，還能大幅減少人為干預因素造成的錯誤，以提高設計、施工質量。通過BIM技術，勘測專業外業勘測數據返回，形成三維地形模型，各地形地勢一目了然，高程、坡向、坡度、流域、分水嶺自動分析出來;地質專業以外業數據為基礎，設計形成三維地質模型，地層、斷層、巖土材質都可任意剖切、隨時取量;水工在此三維數據基礎上，平整場地、壩區開挖，方量自動統計;然后搭建支護結構、圍堰、壩體、溝渠、隧洞等模型，與地形匹配吻合;搭建建筑、布置設備、基礎結構、渦輪渦殼參數化直接調整;水閘、船閘，通過數字模型計算應力分析，各零件構件組裝、運動模擬;各專業通過BIM模型生成二維圖紙，從BIM模型中精確提取工程量。按照項目實際施工順序、施工階段與施工工法，在設計階段即在BIM中提前模擬。

2.工程流程。水利水電工程項目，一般需要經歷預可研、可研、初步設計、施工圖設計、施工策劃（施工組織設計）、施工、竣工驗收各階段。通常各階段技術難度可以認為呈遞減趨勢，各階段工作強度則是遞增狀態，直至竣工驗收。（1）可研階段。由于沒有精準、確鑿的數據依據，很多情況下專家僅能通過經驗、推測、研究來確定方案的可行性。通常，可研階段即需要將整體設計方案明確，但由于之前推論成分較高，等到初步設計階段，出現推翻之前方案，重新設計、反復調整的情況在所難免。（2）設計階段。例如渠道，初步設計一個20m斷面，根據實際情況和要求，可能就需要細化為2m、甚至1 m，需要畫很多圖，漏畫、錯標在所難免。設計人員在最需要精細化設計的時候，難以將主要精力投入于思考工程本身的合理性與可優化性。（3）施工階段。施工組織設計工作的繁瑣程度，并不遜于施工圖設計。精細化施工、精細化管理，需要建立在精細的計劃基礎上，高水準的施工企業，一定會進行可行可靠的施工策劃，然而場地、布置、人員、設備、工料、運輸、進度、分倉、成本等各項的明確，無一不是費時費力的工作。施工一旦開展，巨大的投資將在此時消耗，項目迎來了整個流程中的高潮，空前的人力、物力投入。地處偏遠的環境，漫長而緊張的施工周期，對施工企業、對建設人員都無疑是一個磨練耐力與意志的挑戰。正是因為如此艱難，施工過程的管理、施工質量的保障、各參與單位的合作、銜接，顯得很重要。BIM應用的工程項目，竣工階段應可以交付最終版的BIM模型，一般稱為竣工模型。如同竣工圖，竣工模型為項目資料信息的留存。竣工圖只能將少量的圖紙信息留存于紙上，而竣工模型，能夠將幾乎完整的工程信息集成于BIM模型中，不僅作為留存的資料，還能為運營維護提供一個可視化、便于查詢的平臺。對于圖紙，項目的竣工或許是它使命的完結，對于BIM模型，竣工交付更能充分發揮其價值。

二、水利水電行業BIM推廣的思考

BIM技術在我國已經推廣了十多年，當初建筑、市政、工業廠房、路橋、鐵道、水利水電各工程建設行業，幾乎是同一時間接觸到BIM概念。水利水電行業由于工程情況復雜，很多工程難題有待采用BIM這種新技術來實現，進而大量設計單位、施工單位開始著手研究BIM技術。可即便如此，不可否認的是大多數水利水電工程企業的實施仍然進展緩慢。站在企業層面，以合理的角度看待BIM，是企業科學、合理應用BIM的基礎。但中國企業不同的是，由于中國經濟的高速發展，設計行業潛在的巨大市場使得部分優勢企業期望借助BIM強化其優勢，以便在未來市場競爭中獲得更大收益。企業必須從以下兩個方面考慮：（1）BIM將逐步成為企業為業主提供服務的基本門檻;（2）企業必須從服務模式創新中要效益，例如，由于BIM產生了傳統2D所沒有的信息成果，企業應逐步從單純設計服務轉向“總包”型的綜合服務。具體而言，企業應該從以下幾個方面要效益：1）首先在同行中（尤其是同層次、同區域）中，取得BIM設計模式的優勢（從企業BIM標準、流程，人員能力等方面），在高收益重點項目中，主動展示其BIM優勢，以BIM制造投標優勢，進而贏得更多高收益項目;2）組建基于BIM的綜合服務團隊，將企業BIM設計模式產生的額外成果（例如，接近深化設計的施工圖延伸、更準確的材料統計結果、更直觀的施工管理模式等）轉變為收益;3）將BIM作為企業的品牌標簽之一，使得企業在滿足甲方業主需求和項目圓滿交付服務上更有保障。

總之，雖然BIM技術的推廣和應用需要時間和投入，但從長遠來看，BIM投資一定會產生效益，或者放大工程施工企業現有業務的效益，水利水電工程企業通過BIM產生的收益會促使他們投入更多的資源來推動BIM技術的應用。更多的推廣可以加速BIM業務的成熟，業主可以更快的接受和識別BIM的價值，從而進一步推動BIM技術的發展。通過施工各方的互動，最終形成水利水電行業BIM技術發展的良性循環。

參考文獻

[1]林宇.探討水利水電工程BIM應用價值與企業推廣.2018.

[2]張凱.淺談水利水電工程BIM應用價值與企業推廣思考.2017.