BIM技術在太湖縣長河一號蓄水閘設計中的應用

（安徽省水利水電勘測設計研究總院有限公司 合肥 230088）

1 BIM 技術概述

BIM（Building Information Modeling）技術將工程信息與三維模型相結合，經過數字化方法進行建模，以建設工程項目中各類相關信息為依托，創建出全面完整的三維建筑物模型。相較于傳統的二維設計，它不僅可以反映工程結構、材料屬性等基本信息，還具有更加直觀的展示功能。三維建模技術代表著先進的設計理念和設計水平，為項目管理提供精準的信息，提高工程項目的合理化、科學化，是未來工程設計的發展方向。

2 BIM 技術在水利工程應用的特點

2.1 便于優化方案

水利工程樞紐一般所處地形復雜，且具備多種功能，樞紐總體布置必須經過充分的比選論證之后才能確定。應用BIM 技術，不僅可以建立工程區域的三維地形模型、樞紐構筑物模型，還可以關聯樞紐周邊的碼頭、航道、橋梁和管線等基礎設施。此外，通過采用 BIM 技術，可以快速準確地對不同方案進行分析，為項目最終的決策提供可靠的依據。

2.2 快速計算工程量

BIM 技術可以對樞紐中不同構筑物進行分類，迅速準確地統計各部位工程量，避免重復計算或漏算等現象。模型每個構件都被賦予自身的物理數據、幾何數據和參數化數據等信息，計算機能夠自動依據構件屬性進行分類，并計算各個部位的工程量。若對模型進行修改，工程量也會實時改變，使得工程技術人員能夠及時準確地掌握工程量的增減數量。

3 BIM 技術在實際工程中的應用

3.1 工程簡介

太湖縣長河一號蓄水閘由深孔調節閘和淺孔蓄水閘組成，正常蓄水位34.15m，最高蓄水位34.45m，蓄水后總庫容約100 萬m3。樞紐設計防洪標準20年一遇，設計洪水位36.37m，設計流量2250m3/s，校核防洪標準50年一遇，校核洪水位37.18m，校核流量3300m3/s，其主要建筑物為4 級，次要建筑物為5 級。樞紐主要建筑物有閘室、啟閉機房、交通橋、上下游翼墻、防滲排水設施、消能防沖設施等。深孔調節閘布置于左側深槽，共2 孔，底檻高程29.15m，單孔凈寬10m；右側灘地布置淺孔蓄水閘，底檻高程31.0m，總凈寬180m。

深孔調節閘平面布置按水流方向依次為：上游防沖槽長12m、上游鋪蓋長10m、閘室長19m、消力池長18m、海漫長40m、下游防沖槽長15m。

淺孔蓄水閘平面布置按水流方向依次為：上游防沖槽長4m、上游鋪蓋長10m、閘室長12m、消力池長22m、海漫長40m、下游防沖槽長12.5m。

3.2 模型的創建

將模型進行合理的分塊，主要分為深孔調節閘、淺孔蓄水閘、上游護坦、下游消力池、左岸翼墻和右岸翼墻等。選擇淺孔閘底板頂面上游邊線的中點作為基準點，X 軸代表順水流方向，Y 軸代表攔河堰的左岸，Z 軸坐標代表實際高程值。

3.2.1 深孔調節閘模型創建

圖1 深孔調節閘模型

按照自下而上的原則構建模型，首先進行底板實體模型創建，根據擬定的底板高程和尺寸，繪制出底板橫斷面，通過對橫斷面在垂直水流方向的拉伸完成模型創建。閘墩部分先繪制出墩體平剖面圖，再按照擬定的高程，在立面視圖中將其拉伸到所需要的高度，門槽根據金結專業要求做成空心體與墩墻模型剪切生成?？障浒秹Π凑障嗤妮喞旆椒嬙鞂嶓w，再根據曲線剪切實體的命令，定義好剪切的方向和深度，對空箱岸墻內部實體進行剪切。最終得到深孔調節閘模型，如圖1 所示。

3.2.2 淺孔蓄水閘模型創建

對淺孔蓄水閘按結構分縫進行分段建模，和深孔調節閘類似，采用較常用的拉伸和線切體的方法，自下而上進行模型構建。最后，根據相對位置將各部位分塊進行組裝。

3.2.3 翼墻及上下游連接段模型創建

截面不變的直線段翼墻，可直接根據輪廓拉伸的方法得到翼墻模型，先繪制出擋土墻的斷面，再根據設計的擋土墻長度進行拉伸。

變截面、變高程的翼墻模型創建會稍有復雜，可以采用放樣融合的方法進行建模。底板和墻身通過端部兩個斷面，加上放樣路徑完成放樣融合。

上下游連接段根據擬定的尺寸和高程分別精確定位后構建實體模型。

3.2.4 模型的裝配

深孔調節閘、淺孔蓄水閘、上游護坦、下游消力池、左岸翼墻和右岸翼墻等部位模型創建完成后，就可以在項目文件中組裝成一座完整的攔河堰。

創建各部位模型前已經統一定義了基準點，只需將各部位構件參考到同一個項目文件中，就可以完成主要水工結構的建模工作，這是工程三維模型創建中的便捷之處，能夠有效減少模型裝配時的繁瑣定位工作量。

圖2 蓄水閘模型總圖

3.2.5 總體平面布置

將實測地形資料的等高線、高程點等數據轉換為tin 文件，導入到三維建模軟件，生成閘址區的地模文件。依據總裝模型的底板輪廓線和高程，創建樞紐基坑開挖模型，并計算出開挖工程量。把開挖模型保存成tin 文件后，同樣完成基坑回填的模型構建，計算出回填的工程量。回填完成后的模型即為工程總體布置圖。具體成果見圖2。

3.3 統計工程量及方案優化

BIM 技術構建的三維模型中，每一個構件都被賦予了自身的材料屬性，可以充分利用計算機強大的運算能力，快速、準確地統計出樞紐中各個部位的工程量。在方案優化階段，可以對擬定方案的工程量進行實時更新，能夠便捷高效地比較方案的經濟性。

4 結束語

本文通過BIM 軟件中的AECOsim Building Designer 來進行攔河蓄水閘三維設計，詳細說明了蓄水樞紐各部位的建模過程，通過建立三維地模，完成樞紐總體布置，并統計分析了各個構筑物的詳細工程量，通過以上設計可以得出以下結論：

（1）三維模型的各個構件具備自身的屬性信息，且按照實際尺寸建模，能夠準確地按部位分類進行樞紐工程量的計算。

（2）利用三維協同設計平臺，各個專業可以在同一個平臺上修改模型，專業之間的碰撞檢測和工程量會隨著模型變動實時更新，減少人為因素造成的疏漏。

（3）應用BIM 技術進行三維設計，創建模型的方法和軟件不是唯一的，但是創建出來的模型一定要是信息的載體，包含各種屬性信息，這樣才能便于模型創建之后的修改以及成果輸出等工作■