數(shù)字化時代水利水電工程施工技術(shù)的優(yōu)化分析

樊忠成，李國寧主編

中國水利水電出版社出版

《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和２０３５ 年遠景目標綱要》明確提出，要加快數(shù)字化發(fā)展，建設(shè)數(shù)字中國。水利部《關(guān)于大力推進智慧水利建設(shè)的指導(dǎo)意見》也提出，要按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力” 要求，加快推進水利水電工程技術(shù)優(yōu)化改造。隨著數(shù)字化時代來臨，水利水電行業(yè)積極響應(yīng)政策號召、順應(yīng)時代浪潮，將新技術(shù)引入工程實踐，提高水利水電工程施工標準化、信息化水平，提高水利水電工程建設(shè)質(zhì)量。中國水利水電出版社出版的《水利水電工程ＢＩＭ 數(shù)字化應(yīng)用》一書介紹了數(shù)字化時代新技術(shù)在水利水電工程規(guī)劃設(shè)計施工中的實踐經(jīng)驗，總結(jié)了數(shù)字化時代將新技術(shù)融入水利水電工程施工的方法，為水利水電工程施工技術(shù)優(yōu)化提供了理論依據(jù)和實踐參考。

《水利水電工程ＢＩＭ 數(shù)字化應(yīng)用》由技術(shù)篇、管理篇和案例篇三個部分組成。技術(shù)篇介紹了以ＢＩＭ（ＢｕｉｌｄｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ，建筑信息模型）技術(shù)為代表的水利水電工程施工技術(shù)在多個水利水電工程項目中的應(yīng)用實例；管理篇講述了水利水電工程中利用ＢＩＭ 技術(shù)的項目實施方案及ＢＩＭ 私有云搭建前后的投資對比等；案例篇詳細總結(jié)了數(shù)字化時代ＢＩＭ 技術(shù)在引烏入通工程、琥珀溝水庫工程等項目中的應(yīng)用。

ＢＩＭ 技術(shù)被廣泛應(yīng)用于水利水電工程建設(shè)過程中，包括施工前期規(guī)劃設(shè)計和成本控制、施工后期的維護修復(fù)等，使水利水電工程施工技術(shù)得到優(yōu)化。水利水電工程施工中，ＢＩＭ 以數(shù)字模擬、相互聯(lián)系性與可視性為特點，在工程施工前期進行３Ｄ 建模，并加入時間維度，方便工程施工人員制定應(yīng)急預(yù)案，對工程項目進行整體把控；將水利水電工程項目每個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系起來，用云端共享數(shù)據(jù)的方式將工程信息分享給每個項目人員，完成多人協(xié)同工作。下文以數(shù)字化時代為背景，從工程模擬現(xiàn)實、工程安全構(gòu)建、工程治理三個方面入手，簡要說明數(shù)字化時代水利水電工程施工技術(shù)的優(yōu)化。

工程模擬現(xiàn)實是基于數(shù)字化時代的新技術(shù)——ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ，虛擬現(xiàn)實技術(shù)）、ＡＲ（ Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ，增強現(xiàn)實技術(shù)）與三維仿真技術(shù)衍生而來的工程技術(shù)。工程模擬現(xiàn)實采用虛擬現(xiàn)實和結(jié)構(gòu)仿真等方式，在多種數(shù)字技術(shù)軟件的協(xié)同群組工作下，建立工程模型、模擬施工過程。與傳統(tǒng)二維圖紙不同，工程模擬現(xiàn)實先利用數(shù)字軟件建模，再利用軟件創(chuàng)設(shè)虛擬工程施工環(huán)境，隨后定義數(shù)學運動關(guān)系，根據(jù)運動關(guān)系設(shè)定運動順序，接著模擬工程施工過程、分析模擬結(jié)果、判斷是否滿足需求。若不滿足需求，則調(diào)整參數(shù)或方案，重新定義運動關(guān)系；若滿足需求，則進行綜合分析，判斷是否為最優(yōu)方案，最終選定方案并執(zhí)行下一步。以上過程完成后，可以對施工方案進行實時交互模擬，方便工程項目人員掌握施工過程中各個階段的實況，完善與改進施工方案，提高施工效率。水利水電工程耗資較大，工程模擬現(xiàn)實先試后建的特點有助于降低施工過程中的返工率，有效解決傳統(tǒng)平面圖紙審校時間長、效率低、不易發(fā)現(xiàn)缺陷的問題，避免出現(xiàn)資源浪費和成本過高的情況。

傳統(tǒng)安全管理方式方法與水利水電工程施工脫節(jié)，無法及時發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患。數(shù)字化時代，水利水電工程安全構(gòu)建技術(shù)得到優(yōu)化，相比傳統(tǒng)安全管理優(yōu)勢更加明顯，具體體現(xiàn)在數(shù)字軟件可以計算水利水電工程施工過程中的安全表現(xiàn)參數(shù)，規(guī)避諸多安全風險。以《水利水電工程ＢＩＭ 數(shù)字化應(yīng)用》中提到的基于ＢＩＭ 技術(shù)的灌區(qū)典型建筑物項目為例，灌區(qū)項目施工一般會使用塔式起重機，其起升高度和質(zhì)量較大，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)和行走的慣性較大，是施工過程中較為危險的機械，每年全國各地因塔機發(fā)生事故的新聞很多。數(shù)字化時代，工程安全構(gòu)建技術(shù)經(jīng)過全方位優(yōu)化，只要在程序內(nèi)輸入相應(yīng)代碼，就能提前確定塔機回轉(zhuǎn)半徑，確定塔機與周圍高壓電線和高層建筑物等設(shè)施的安全距離，４Ｄ 模擬識別墜落風險，監(jiān)測施工實時動態(tài)，輔助工程項目人員定期模擬安全規(guī)劃建設(shè)活動，能在節(jié)省工程建設(shè)成本的同時，為工程項目人員的生命安全提供有力保障。

與傳統(tǒng)的工程治理不同，數(shù)字化時代水利水電工程施工可靈活運用數(shù)字化技術(shù)和專業(yè)軟件平臺，集成分析施工各環(huán)節(jié)信息，提高溝通效率，開展高效工程治理。在實際使用中，先制訂項目計劃，確定工程進度、成本、所需資源等；隨后通過三維可視化技術(shù)布局場地、規(guī)劃施工線路；最后進行管線綜合、碰撞檢測等工作，并對施工質(zhì)量進行檢查和驗收。同時，實現(xiàn)水利水電工程治理技術(shù)優(yōu)化，可將模型直接運用于施工設(shè)計階段，減少重復(fù)建模工作，精準施工計劃和預(yù)算成本，優(yōu)化協(xié)調(diào)，減少實際施工時的錯誤。

在數(shù)字化時代，各項新興技術(shù)不斷發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)＋” 全面來臨，水利水電工程施工只有持續(xù)跟進信息技術(shù)發(fā)展步伐，推進“ＢＩＭ＋”建設(shè)，才不會落后于社會前進的腳步，為水利水電事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展添磚加瓦。

作者簡介：梅雄（１９８５—），男，湖北松滋人，河南省地礦建設(shè)工程（集團）有限公司高級工程師，研究方向為水利水電工程