BIM技術在水利工程方面應用的探索

摘 要：隨著社會主義現代化進程的不斷推進，城市建筑工程、道路工程、綠化工程和水利工程方面都得到了極大的發展。其中水利工程作為操作相對困難的工程項目，與其他工程相輔相成。要想做好水利工程，就必須具備相對真實的模擬系統、數據和圖形信息，保證數據精確度與直觀性。BIM技術的應用能夠幫助水利工程操作更為便捷，BIM能夠將三維模型轉變為二維模型，為專業人士數據分析提供基礎保障。本文通過對BIM技術相關知識的概述，指出水利工程中BIM技術的應用方向，并對BIM在水利工程中的實際應用策略進行詳細闡述。

關鍵詞：BIM技術；水利工程；應用探索

BIM技術作為水利工程的新興手段，受到廣泛關注，具有時效性強、計算精確度高，信息來源廣等特點，符合當今發展趨勢，能夠有效提高水利工程工作效率。由于水利工程中存在著地形復雜，設計圖紙繁瑣，設計范圍牽涉范圍廣等問題導致行業發展困難，打破傳統水利工程建筑中的困境已經成為水利部門的重要課題[1]。BIM技術現有的功能全面，如看模型，檢查空間關系等，能夠有效地解決土方開挖和填筑量的問題，也可以更加精確地縮小土方量差距。 作為現代工程技術管理的主要應用模式，BIM技術能夠有效解決大量的數據處理問題，是控制工程造價的新概念，可以有效管理工程造價，實現更為系統化、標準化的流程。

一、BIM的技術含義與優勢

（一）BIM的技術含義

BIM技術英文翻譯“building information modeling”，中文翻譯為“建筑信息模式”。在BIM之中包含了建筑工程的多種重要信息，例如建筑位置的地理信息，幾何信息，空間信息以及建筑中使用的材料信息與性質等，通過對這些數據的分析，對水利工程的整個過程進行描繪。BIM可以針對水利的有關信息與具體操作流程進行信息的整合。相對于傳統圖紙，BIM的可以表現出水利工程的矢量變化，能使用戶一眼便看出其立體的管理效果[2]。BIM可以處理水利工程中大量數據的計算以及相關信息的整理，還可以三維模擬水流效果，確定方案后，直接將其轉化為平面模式，節約了設計時間，數據觀察更為直觀。

（二）BIM的技術優勢

隨著我國推行城市化發展，致使現代化水利工程以項目群的形式存在，水利工程規模也隨之變大。BIM系統包含企業級工程的大量基礎數據，企業通過建立數據庫，然后將大量的工程數據與信息儲存在信息庫之中，從而實現對大量數據信息的處理與分析，大大的提高了數據信息統計的效率和質量。通過結合BIM技術與工程造價分析，可以形成一個基于BIM技術下的工程造價軟件。BIM技術通過使用多種軟件，搭建起一個建模算量的平臺，在此平臺之上，管理人員可以直接建立水利工程模型，為工程的設計與施工提供相關的參數與數據，提高工程施工的質量[3]。通過BIM技術建立的建模算量平臺是BIM的基礎應用之一，BIM的技術應用可以實現數據的運算與分析，并且可以提高計算與統計的效率，其計算方式快捷，能夠保證水利工程的管理水平。

（三）BIM 的應用優勢

工程數據的計算精準度高，BIM技術依據空間拓撲關系與3D運算法則建立一個參數化模型，進而加強水利管理。通過BIM技術所得出的工程數據是十分精準的，BIM會對所得出的數據進行精準的計算，可以有效的對工程造價進行控制；BIM技術信息具有時效性，其傳輸速度快，資料完整，是管理人員決策的一手資料；BIM技術有助于實現資源的共享，水利工程需要的工程資料較多，我們可以通過使用BIM技術對大量的工程參數進行匯總與儲存，更加方便工程數據質量的共享，通過BIM建立一個數據量極大的信息庫，并且利用信息庫中的數據建立BIM模型，使信息的傳遞得到了極大的改善。

二、BIM技術在水利工程中的應用

（一）數字模型方面

地形模型是水利工程的重要組成部分，通常采用CIVI3D進行建模，建模能夠顯示出動態的填挖受體，為建筑的布置和施工提供場所。地面采用不規則的三角形網絡進行布局，英文縮寫為TIN，是指按照一定規律在相應的地形上布置縱方向不相交的三角網絡，用平面展現曲面，使地形的起伏變化觀察更為直接。

（二）動態填挖方面

地形填挖是水利工程的基礎工作，環節較為繁多，在實際工作中，首先要調查填挖地周圍的地形情況，考察，再進行邊坡和大壩設計，然后把設計好的方案以堆疊方式放回地塊中，找到原始曲面與設計曲面的交線，根據設計需要進行填挖，鏟除多余邊坡，力求設計曲面施工能夠盡量與原始地形相貼合[4]。

（三）動態實體模型

隨著施工進程發展，水利工程中的壩體形態會有相應的改變，因此要想設計合理的方案，就必須提前模擬動態模型建設。模擬建設必須將其三維實體模型先用混凝土澆灌成塊體，由于材料不同，建筑塊所需的時間、輔助機械等也不盡相同[5]。實際工作中，通常采用cad建模方法表現土壩實體，再將成品圖形分割成眾多壩段。保持其獨立性，在獨立基礎上進行聯系，根據數據信息進行三維繪圖。

（四）實體建模方面

由于土壩壩底形狀不規則，通常是曲面，因此在三維實體模型建立時，應該用到Rhino軟件，根據不同的材料、結構、形態經營合理的規劃分區，在運用軟件開始構造模型，為了仿真化模型，保證動態演示的正常進行，還要按照分區化填筑層，實現可視化模型建立。如溢洪區域、隧道等部分的繪制，都可以借助于BIM技術，根據其提供的參數特點進行建模，如CAD、3DMAX等工具，最后進行渲染，使模型建立更為逼真。

（五）運營維護方面

BIM的集成數據庫功能，能夠幫助水利工程運營維護方面進行管理，如保修服務的迅速回執，為降低運營成本提供可靠、精確的數據支撐。在BIM模型上可直接調取所需信息，如維護情況、使用年限、區域位置等，對于即將報廢的水利建筑能夠起到提前預警的作用，有關部門在BIM提醒下能夠及時對相關構筑停止使用或進行修理，避免塌陷災害對使用者帶來的傷害[6]。BIM技術還能直接通過自身系統對水利建設彼此的位置關系進行判定，為日常維修和設備的更換提供方便[7]。由于BIM技術可以觀察動態建模，在實際應用中，還能夠模擬天然災害，找出最佳逃生路線，保證人民的生命財產安全。

結束語：

BIM技術在水利工程中的應用，為設計者、施工方提供了良好的交流平臺，以其自身實時共享、操作便捷等優勢，得到了更為廣泛的應用。水利工程荷載物具有流動性，BIM技術的應用，能夠進行實時模擬，無論是設計、建設還是后期維護與預防，都為提高水利工程質量起到了重要作用。

參考文獻：

[1]曾一烜. 淺議BIM技術在建筑水電安裝工程質量監督中的應用價值[J]. 福建建設科技， 2018， No.160（3）：78-79.

[2]黃強， 韋鐵. BIM技術在水利工程建設中的應用——以邕寧水利樞紐船閘工程為例[J]. 廣西水利水電， 2017（4）：42-45.

[3]張超， 洪向華， 王?？? BIM技術在水利工程中的應用實踐——以涵閘建模為例[J]. 江蘇水利， 2016（1）：63-66.

[4]張皓源， 楊宇飛. BIM技術在市政污水處理工程施工中的應用探究[J]. 江西建材， 2015（8）：94-95.

毛擁政， 補舒棋， 付登輝， et al. BIM技術在引漢濟渭工程三河口水利樞紐勘察設計中的應用[J]. 水利規劃與設計， 2017（9）：158-161.

[5]鄭瓛， 陳龍， 邸南思， et al. BIM技術在界牌水利樞紐金屬結構設計中的應用[J]. 水利規劃與設計， 2018（2）.

[6]趙淵， 吳鵬程， 傅瑜. 上海國際航運服務中心西船閘工程BIM技術的實踐與應用[J]. 港口科技， 2014（11）.

[7]毛擁政， 補舒棋， 付登輝， et al. BIM技術在引漢濟渭工程三河口水利樞紐勘察設計中的應用[J]. 水利規劃與設計， 2017（9）：158-161.

作者簡介：

李靜（1987-）女，漢，黑龍江哈爾濱，碩士，講師，研究方向：水利水電工程應用.

*課題名稱：BIM技術在水利工程方面應用的探索，院級課題編號：NZ2018D20