數(shù)字化時代水利水電工程施工技術的優(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，建設數(shù)字中國。水利部《關于大力推進智慧水利建設的指導意見》也提出，要按照“需求牽引、應用至上、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)積極響應政策號召、順應時代浪潮，將新技術引入工程實踐，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質量。中國水利水電出版社出版的《水利水電工程ＢＩＭ 數(shù)字化應用》一書介紹了數(shù)字化時代新技術在水利水電工程規(guī)劃設計施工中的實踐經(jīng)驗，總結了數(shù)字化時代將新技術融入水利水電工程施工的方法，為水利水電工程施工技術優(yōu)化提供了理論依據(jù)和實踐參考。

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

ＢＩＭ 技術被廣泛應用于水利水電工程建設過程中，包括施工前期規(guī)劃設計和成本控制、施工后期的維護修復等，使水利水電工程施工技術得到優(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急預案，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的優(yōu)化。

工程模擬現(xiàn)實是基于數(shù)字化時代的新技術——ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ，虛擬現(xiàn)實技術）、ＡＲ（ Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ，增強現(xiàn)實技術）與三維仿真技術衍生而來的工程技術。工程模擬現(xiàn)實采用虛擬現(xiàn)實和結構仿真等方式，在多種數(shù)字技術軟件的協(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)設虛擬工程施工環(huán)境，隨后定義數(shù)學運動關系，根據(jù)運動關系設定運動順序，接著模擬工程施工過程、分析模擬結果、判斷是否滿足需求。若不滿足需求，則調整參數(shù)或方案，重新定義運動關系；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建技術得到優(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)字化應用》中提到的基于ＢＩＭ 技術的灌區(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，其起升高度和質量較大，導致回轉和行走的慣性較大，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，工程安全構建技術經(jīng)過全方位優(yōu)化，只要在程序內輸入相應代碼，就能提前確定塔機回轉半徑，確定塔機與周圍高壓電線和高層建筑物等設施的安全距離，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)劃建設活動，能在節(jié)省工程建設成本的同時，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，并對施工質量進行檢查和驗收。同時，實現(xiàn)水利水電工程治理技術優(yōu)化，可將模型直接運用于施工設計階段，減少重復建模工作，精準施工計劃和預算成本，優(yōu)化協(xié)調，減少實際施工時的錯誤。

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

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