淺析水利工程中BIM技術的應用研究

何桂女

江西省裕豐水利水電建設有限公司

淺析水利工程中BIM技術的應用研究

何桂女

江西省裕豐水利水電建設有限公司

水利工程具有地形條件復雜、設計選型獨特、涉及專業廣等特點，存在圖紙信息繁冗、工程樞紐布置復雜、土方量計算不精確的問題，針對這些問題提出構建水利工程信息模型的方法，通過繪制水利工程的地形以及水工建筑物BIM模型，完整實現水利工程仿真信息的數字化查詢，并結合多款BIM軟件協同完成水利工程的樞紐布置、土方量計算。

BIM技術；水利工程

一、BIM模型的構建

1.1 地形BIM模型的構建

地形模型是描述工程施工總布置的基礎，是所有建筑物及施工活動的場所，也是地形開挖的受體，本文采用BIM建模軟件實現水利工程項目地形的建模。首先，對原始數據資料進行分析，對河道地形等高線仔細檢查，修改有問題的等高線，然后根據檢查后的等高線創建曲面。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。

1.2 水利工程建筑物BIM模型的構建

建立一個真實描述工程設計的數字信息模型，是實現可視化仿真技術的基礎。水利工程與普通建筑工程不同的特點，其建模順序、方法、要求也有所不同，目前一些地方相關部門對于建筑工程運用BIM技術出臺了相關規定，但還沒有針對水利工程相關規定，本文針對水利工程的構建BIM模型的步驟如下：

⑴根據BIM技術主導方的需要確定模型應用階段，進而確定建模精度。建筑工程的模型精度等級分為LOD100∽LOD500。水利工程模型精度劃分還未有詳細界定，可以參照建筑項目BIM模型精度劃分。BIM模型精細度越高，包含參數信息越多，花費人力、時間越多，同時，受制于現階段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LOD30為準。

⑵了解工程概況，搜集各專業完善的CAD圖紙，認真閱讀設計總說明，了解工程建設具體要求。

⑶進行人員分工，各自做好項目分解。水工建筑物的型式、構造和尺寸，與建筑物所在地的地形、地質、水文等條件密切相關，設計選型獨特，各構件不具有通用性。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。

⑷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、設備參數、生產廠家、成本價格、運維信息等。

⑸采用BIM軟件，結合各專業圖紙嚴格按照設計構建BIM模型，在建模過程中發現的圖紙問題，要對圖號、軸網等進行詳細記錄。經相關單位同意后，對原設計錯漏問題進行修改的，修改前后模型都應保留。

⑹BIM模型質量審核。BIM模型建成以后，要進行質量審核。審核內容包括：模型是否達到最初設定的建模標準；構件定位是否準確；關鍵節點是否與圖紙一致等。

二、BIM模型的應用

2.1 基于地形BIM模型的土方量計算

水利工程一般地形條件復雜，挖填土方量大，土方量計算精度對項目工程量的計算影響重大，利用數字地形模型，既可直觀地查看場地的三維效果，也可用于土方計算、縱橫斷面繪制等設計與計算功能。BIM技術提供的土方量計算方法建立在與實際地形完全吻合的BIM模型上，首先繪制原始地形曲面模型和設計曲面模型，這兩個空間三維曲面會產生交點并連接成線，交線即原始地形曲面與施工設計曲面的交匯線，所包圍的空間體積即為需要開挖或者填筑的土方量進而生成體積曲面。基于BIM技術的原始地形曲面和設計地形曲面是動態關聯的，在方案選擇階段可在模型基礎上快速進行土方的開挖和填筑實驗，準確計算土方的開挖和填筑量，從而選出最佳土方開挖方案。

2.2 水工建筑物BIM模型的應用

⑴基于水工建筑物BIM模型的樞紐布置。水利工程樞紐布置的任務是確定各建筑物在平面和高程上的布置。水利工程的樞紐布置直接影響到施工場地的布局，合理確定樞紐中各組成建筑物之間的相互位置，對于找到最佳的臨時設施位置，使現場人員和設備運距最小化，從而節省工程量、方便施工、縮短工期有重要意義。在方案比選階段建立各水工建筑物的BIM模型，并結合地形的BIM模型形成完整的項目總體沙盤，能使決策人員直觀地了解各水工建筑物之間、各水工建筑物與周圍地形條件之間的制約關系。同時，基于參數的BIM模型可在空間位置任意移動，能夠實現一處更改，處處更改，使每一種決策方都成為一個完整可視的沙盤，據Autodesk公司統計，可視化可提高企業競爭力66%，減少50%～70%的信息請求，縮短5%～10%的施工周期，減少20%～25%的各專業協調時間。

⑵BIM模型信息的應用。一個建筑信息模型是一個單一的、完整一致的建筑信息數據庫，建立完整的項目BIM數據信息，使工程構件參數化，從而實現工程項目管理信息化和技術信息化。

①管理信息化。建筑施工過程是一項典型的協同工作，不同專業、不同職責的施工主體之間需要進行信息共享和交流。BIM模型包含的信息可實現工程檔案可視化、關聯化、高效率化管理，為項目建設過程中的信息交換、共享和集成化管理提供了有效平臺。因此，使用BIM技術建設一個項目的中央存儲庫，可徹底改變項目整個生命周期的信息管理模式。水利工程投資大，使用年限長，人員流動大，一些隱蔽工程的信息流失嚴重，基于BIM技術的信息管理平臺可保證這些信息的完整性、準確性和可追溯性。同時，基于BIM技術的應急管理包括：預防、警報和準確定位，避免在事故發生后翻看繁多復雜的圖紙而延誤最佳救援時間。

②技術信息化。水利工程施工條件復雜，工程量大，施工難點多，目前，我國水利工程施工技術水平普遍較低。BIM技術作為一種對建筑物物理和功能特性進行數字描述的信息庫，BIM模型在工程設計、施工等過程中支持多種應用，對于一個完整使用BIM技術的工程來說，不僅包括虛擬的三維可視化模型，也應該包括可視化的施工任務和施工順序，這些信息對于施工任務的安排以及施工進度計劃的確定將起到至關重要的作用，同時，模型包含的建筑物本身的定量信息會直接鏈接到相關的成本數據庫，對于項目建設前期的投資控非常有利，精細度級別越高的模型，項目的成本估算越精確。從項目設計階段到施工階段的BIM模型包含不同的信息。

[1張建平，李丁，林佳瑞，等.BIM在工程施工中的應用[J].施工技術，2012(16)：10-17.

[2]苗倩.BIM技術在水利水電工程可視化仿真中的應用[J].水電能源科學，2012(10)：139-142.