水利工程信息與BIM技術的應用研究

邰 宇

(華北水利水電大學，河南 鄭州 450046)

0 引言

隨著現代科技的不斷發展，建筑業的信息化程度不斷提高。信息化的發展已經成為經濟發展的主要動力，同時也是推進我國產業優化升級的核心力量。水利工程的特征十分明顯，例如規模大、投資金額高、工期長、技術復雜、影響面廣等，因此每個水利工程項目的建設都會涉及很多參與部門與專業，貫穿工程整個生命周期，每個階段會有大量的工程信息需要處理。而水利工程在設計、施工等各個階段，由于每個參與部門或者專業，都有不同的標準同時又無法及時溝通，導致項目設計變更效率低、信息共享不及時、建設成本變多等一系列問題，歸根結底還是信息化程度相對不夠導致的。必須及時找到合適的新技術，轉變固有的思維方式，讓現代化水利行業能夠更好更快地發展。

建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)的出現給建筑業信息化進步帶來了全新的動力。迄今為止，我國BIM技術在水利工程方面的應用仍處于起步階段，還沒有統一完整的規范與系統，在工程實用方面還有著很大的進步空間。

1 水利工程信息化及應用

信息化是指高度利用現代信息技術和信息資源的互通互用，將人類的智力潛能與物質資源潛力充分挖掘出來，使社會經濟往更高層次發展的歷史進程。而大力促進水利信息化的發展，就是深入開發更好的技術，更廣泛地利用信息資源，提高水利工程的科技含量，適應國家信息化建設的要求。

1.1 水利工程信息特點

信息化體現了當代工程與科技結合的水平，而水利工程更是需要不斷深化其信息化程度，以便于在建設項目發揮出更大的作用。依據水利工程項目的特征，發現水利工程信息有如下特點。

1)信息資源巨大且種類繁多。

水利工程在整個建設過程中會產生多種多樣的信息，如地質水文考察階段、建筑項目設計階段、施工建設階段、監測管理階段等，也會涉及多個部門與專業。當項目一步一步推進的時候，會慢慢細化到各個方面，招投標、合同類的商務文件以及設計圖紙、施工實地的監測信息會越來越多。

2)信息資源實時動態性。

實時動態性是信息化最大最顯著的特點，水利工程會面對各式各樣的地形地質條件，勘測技術雖然一直在進步，但是因為項目規模大且工期長，仍會存在不確定因素。如今信息系統的創建，可以對水利工程信息進行實時接收與查看，在一定程度上提高了水利信息資源的利用率。

3)信息資源管理智能化。

智能化管理也是水利工程信息化的一個重要體現，將水利工程實施過程中產生的重要內容信息化，通過軟件能夠對這些信息儲存、分類、處理、加工、優化，這樣各參與方能夠根據自己所需來使用。如果在今后的發展中能夠產生一個完整統一的系統，能夠很大程度上解決各方信息斷層或交流不及時的問題，更利于水利工程現代化的發展。

1.2 BIM在水利工程中的應用

采用BIM技術有效地解決了工程信息流失及管理不足等問題，對水利工程的發展有著重要意義。將BIM技術引入水利工程的第一步就是建立水工信息模型，張超等[1]通過涵閘的模型建立，探出了BIM技術在水利水電工程應用實踐的重要一步。隨后BIM技術向水利水電工程其他方向發展，李宗宗等[2]根據水利工程施工特點，分析了BIM技術在水利水電工程施工應用過程中所遭遇的困難，初步總結了BIM技術在水利水電工程施工的優勢以及應用思路，并表示BIM技術在該領域有良好的發展前景。苗倩[3]以Navisworks軟件為開發平臺，研究了水工建筑的三維可視化建模方法，創建了水利水電工程動態施工可視化仿真系統。趙繼偉[4]分析了當前水利工程信息特點與管理模式，建立基于BIM的信息體系框架，構建了水利工程信息模型，開發基于信息模型的HPIM集成平臺。杜成波[5]通過分析水利水電工程項目特點，既研究了水利工程信息模型的建立，又包含了信息模型共享管理以及使用的主要過程等。李德等[6]根據水利水電行業涉及的專業和包含的工程流程，詳細介紹了BIM技術的應用價值，從長遠來看，推動BIM的發展能使水利水電行業獲得更高的收益，對實現參建各方的互通具有重要意義。總的來看，投入更多的資源推動BIM技術應用，能夠促進BIM產業的成熟，才能從中獲得更多的價值，進一步地推動我國水電現代化的建設，最終可以形成水利水電行業技術發展的良性循環。

2 BIM技術優勢及構建方法

BIM以三維數字技術為基礎，將水利工程生命周期內產生的各種信息加入到模型中，便于水利工程的可視化管理和對方案變更、技術問題的及時處理。

2.1 BIM技術優勢

BIM的優勢主要體現在：一是將水工設計從傳統的二維圖紙轉變到三維模型中來，實現各參與方之間的信息互通，從根本上解決 “信息孤島”問題；二是實時建立水利工程立體模型，有針對地深化節點設計，實現三維協同設計，優化不合理的施工流程，大大提升了工程設計效率；三是可推演出水利工程動態施工的三維模擬動畫過程，進行虛擬施工，實現多維施工管理，并對預測過的施工情況提出針對性的解決措施；四是能夠管理水利工程施工環節所使用的工程材料，全方位統計處理的信息化數據，有效提高水利工程施工管理效率。

2.2 信息模型構建

要創建一個完整的水利工程信息模型，首先要對該水利工程按照不同專業和建筑物的類型進行劃分，確定這個水工模型中各個專業的子模型。其次，根據工程信息確定好整個模型的標高跟軸網，以便于子模型的放置裝配。隨后，確定構件的特征參數以及合理的建模順序，通過拉伸、放樣、布爾運算等操作進行建模，將構件裝配組裝成子模型，對于一些非參數化的子模型如地形模型，則需要較為復雜的建模過程。最后將各個子模型根據軸網標高放置，形成一個完整的三維實體信息模型。

3 結語

BIM技術根據水利工程規模大、工期長、技術復雜等特點可充分發揮其強大的三維建模能力，可實現水利工程全生命周期內的進度管理，加強信息化交流與管控，從而有效促進水利設計的效率和水平，同時又能實時管理施工進度和安全問題。未來應投入更多的資源推動BIM技術應用，實現其應用價值與經濟價值，進一步地推動我國水電現代化的建設。