水利工程信息與BIM技術的應用研究

張羽

摘?要：水利工程是我國的基礎設施，具有建設周期長、投資大、技術復雜、規(guī)模大等特點。水利工程在工程建設過程中決定了信息類型的多樣性和復雜性。工程信息是管理和決策的重要依據(jù)。信息的復雜性增加了工程管理的難度，降低了管理的效率。因此，加強對信息集成技術的研究具有十分重要的意義。介紹了BIM技術，分析了項目信息管理中存在的問題，探討了BIM技術下管理模式的構(gòu)建和措施，闡述了BIM技術在實際項目案例中提高效率的體現(xiàn)。

關鍵詞：水利工程;BIM技術;應用研究

1?BIM技術概述

BIM技術起源于建筑計算機仿真系統(tǒng)，它以工程的分類信息為基礎，建立一個三維的建筑模型，將工程的規(guī)劃、施工、后期維護等各個環(huán)節(jié)的信息集成在一起。BIM技術的目標是統(tǒng)一工程項目的建設過程，為參與方提供工作平臺，以推動信息化發(fā)展，預防施工周期爭端的出現(xiàn)。另一方面，該技術作為虛擬建模技術，包含著工程項目所有信息模型、信息間的組織行為，通過將行為模型、信息模型結(jié)合在一起，使數(shù)據(jù)信息經(jīng)由信息層、行為層到達管理層，這樣一來，不但能夠動態(tài)化地管理項目信息，還能為各施工階段及時提供信息，從而建立精確性的數(shù)據(jù)模型，時刻管控施工進程。

2?BIM模型的構(gòu)建

2.1?地形BIM模型的構(gòu)建

地形模型是描述工程施工總平面布置的基礎，是所有建筑物和施工活動的場所，也是地形開挖的受體。本文利用BIM建模軟件實現(xiàn)了水利工程的地形建模。首先對原始數(shù)據(jù)進行分析，仔細檢查河流地形的等高線，對存在問題的等高線進行修改（避免最終地形模型與實際情況的偏差），檢查后根據(jù)等高線生成曲面。曲面創(chuàng)建主要使用不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）來描述，三角網(wǎng)是由組成曲面三角剖分的三角形組成，通過對某高程點所在三角形的頂點高程進行高程值的內(nèi)插計算得到的就是曲面高程，這種曲面是缺省的曲面，適用于由不規(guī)則分布的采樣數(shù)據(jù)得到的多變復雜的曲面，能充分表現(xiàn)地形的高低起伏變化。再對曲面上高程過高或者過低的錯誤點進行修改，最終生成所需要的地形模型。對修改好的地形再次進行分析修改，最終形成符合工程實際的地形。

2.2?水利工程建筑物BIM模型的構(gòu)建

建立面向?qū)嶋H工程設計的數(shù)字信息模型是實現(xiàn)可視化仿真技術的基礎。水利工程與一般建設工程具有不同的特點，其建模順序、方法和要求也不同。目前，一些地方有關部門已經(jīng)出臺了建筑工程應用BIM技術的相關規(guī)定，但對水利工程沒有相關規(guī)定。本文建立水利工程BIM模型的步驟如下：

2.2.1 根據(jù)BIM技術負責人的需求，確定了模型的應用階段，進而確定了模型的建模精度。將建筑工程模型精度等級劃分為lod100～lod500。水利工程模型的精度劃分還沒有詳細定義，可以參考建設項目的BIM模型精度劃分。BIM模型精細度越高，包含參數(shù)信息越多，花費人力、時間越多，同時，受制于現(xiàn)階段BIM技術水平，綜合考慮水利工程受氣候影響大、工期長的特點，研究中模型等級多以LOD300為準。施工圖階段設計信息詳細，可根據(jù)設計信息完成水利工程設計地形、建筑工程、施工臨時工程和關鍵節(jié)點的建模，為設計碰撞、進度管理、技術交底等提供參考。后期的信息化管理也可在該精度基礎上進一步完善。

2.2.2 了解工程概況，搜集各專業(yè)完善的CAD圖紙，認真閱讀設計總說明，了解工程建設具體要求。

2.2.3 進行人員分工和項目分解。水工建筑物的類型、結(jié)構(gòu)和尺寸與建筑物所在的地形、地質(zhì)、水文等條件密切相關。設計和選擇都是獨一無二的，組件也不是通用的。在BIM建模過程中，構(gòu)件被稱為“族”。通過模型試驗證明，水利工程BIM建模應建立以族為單元的構(gòu)件，并最終組裝構(gòu)件，形成完整的水工結(jié)構(gòu)模型。因此，水利工程建模工作開始之前，首先要對水工建筑物以可劃分為族的構(gòu)件為單位進行項目分解。由于BIM軟件本身的限制，在對建筑物進行族的劃分時，應盡量分解到最小單元，方便后期施工模擬的進行。

2.2.4 對于模型進行圖形管理和信息管理。圖形管理主要包括模型配色和線型要求，模型信息管理主要包括模型的幾何信息和非幾何信息，幾何信息包括形狀、尺寸、坐標等。非幾何信息包括項目參數(shù)、設備參數(shù)、生產(chǎn)廠家、成本價格、運維信息等。

3?水利工程信息化及應用

信息化是指充分利用現(xiàn)代信息技術和信息資源，充分挖掘人的智力和物質(zhì)資源潛力，使社會經(jīng)濟發(fā)展到更高水平的歷史過程。大力推進水利信息化建設，就是要發(fā)展更好的技術，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。

3.1?水利工程信息特點

3.1.1 信息資源巨大且種類繁多。

在整個建設過程中，水利工程將產(chǎn)生地質(zhì)水文勘察階段、建設工程設計階段、建設階段、監(jiān)測管理階段等多種信息，也將涉及多個部門、多個專業(yè)。項目逐步推進后，將逐步細化到各個方面，提供越來越多的投標、合同、設計圖紙、施工現(xiàn)場監(jiān)測資料等商務文件。

3.1.2 信息資源實時動態(tài)性。

實時動態(tài)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(zhì)條件，勘測技術雖然一直在進步，但是因為項目規(guī)模大且工期長，仍會存在不確定因素。如今信息系統(tǒng)的創(chuàng)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。

3.1.3 信息資源管理智能化。

智能化管理也是水利工程信息化的重要體現(xiàn)。它可以通過軟件對這些信息進行存儲、分類、處理、處理和優(yōu)化，使所有參與者都能根據(jù)自己的需要使用這些信息。如果能在今后的發(fā)展中形成一個完整統(tǒng)一的體系，就可以在很大程度上解決信息失誤或各方溝通不及時的問題，更有利于水利工程現(xiàn)代化的發(fā)展。

3.2?BIM在水利工程中的應用

BIM技術能有效解決工程信息丟失和管理不足的問題，對水利工程的發(fā)展具有重要意義。水利工程中引入BIM技術的第一步是建立水利信息模型。通過涵閘模型的建立，揭示了BIM技術在水利水電工程中應用的重要步驟。隨后BIM技術向水利水電工程其他方向發(fā)展，根據(jù)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(jié)了BIM技術在水利水電工程施工的優(yōu)勢以及應用思路，并表示BIM技術在該領域有良好的發(fā)展前景。以Navisworks軟件為開發(fā)平臺，研究了水工建筑的三維可視化建模方法，創(chuàng)建了水利水電工程動態(tài)施工可視化仿真系統(tǒng)。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(gòu)建了水利工程信息模型，開發(fā)基于信息模型的HPIM集成平臺。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。根據(jù)水利水電行業(yè)涉及的專業(yè)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(fā)展能使水利水電行業(yè)獲得更高的收益，對實現(xiàn)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(chǎn)業(yè)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(xiàn)代化的建設，最終可以形成水利水電行業(yè)技術發(fā)展的良性循環(huán)。

4 結(jié)語

對于水利工程建設來講，BIM技術的應用在提高工程質(zhì)量、降低工程成本、加快施工效率等方面，都發(fā)揮了重要作用，有效保證了水利工程功能的良好性，與傳統(tǒng)圖紙設計方式相比有著巨大的優(yōu)勢，已經(jīng)成為了水利工程未來發(fā)展的必然趨勢。在實際應用過程中，應做好水利工程的勘察工作，根據(jù)工程特點及建設需求，選擇合適的BIM軟件，并科學搭建BIM技術平臺，進而才能更好的服務于水利工程建設，促進我國水利事業(yè)的發(fā)展和進步。

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