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。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。

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，它以工程的分類信息為基礎，建立一個三維的建筑模型，將工程的規劃、施工、后期維護等各個環節的信息集成在一起。BIM技術的目標是統一工程項目的建設過程，為參與方提供工作平臺，以推動信息化發展，預防施工周期爭端的出現。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、信息模型結合在一起，使數據信息經由信息層、行為層到達管理層，這樣一來，不但能夠動態化地管理項目信息，還能為各施工階段及時提供信息，從而建立精確性的數據模型，時刻管控施工進程。

2?BIM模型的構建

2.1?地形BIM模型的構建

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建模軟件實現了水利工程的地形建模。首先對原始數據進行分析，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），檢查后根據等高線生成曲面。曲面創建主要使用不規則三角網（TIN）來描述，三角網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，適用于由不規則分布的采樣數據得到的多變復雜的曲面，能充分表現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模型的構建

建立面向實際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出臺了建筑工程應用BIM技術的相關規定，但對水利工程沒有相關規定。本文建立水利工程BIM模型的步驟如下：

2.2.1 根據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LOD300為準。施工圖階段設計信息詳細，可根據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、結構和尺寸與建筑物所在的地形、地質、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件，并最終組裝構件，形成完整的水工結構模型。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、設備參數、生產廠家、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代信息技術和信息資源，充分挖掘人的智力和物質資源潛力，使社會經濟發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，水利工程將產生地質水文勘察階段、建設工程設計階段、建設階段、監測管理階段等多種信息，也將涉及多個部門、多個專業。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、施工現場監測資料等商務文件。

3.1.2 信息資源實時動態性。

實時動態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條件，勘測技術雖然一直在進步，但是因為項目規模大且工期長，仍會存在不確定因素。如今信息系統的創建，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。它可以通過軟件對這些信息進行存儲、分類、處理、處理和優化，使所有參與者都能根據自己的需要使用這些信息。如果能在今后的發展中形成一個完整統一的體系，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代化的發展。

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展，根據水利工程施工特點，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，初步總結了BIM技術在水利水電工程施工的優勢以及應用思路，并表示BIM技術在該領域有良好的發展前景。以Navisworks軟件為開發平臺，研究了水工建筑的三維可視化建模方法，創建了水利水電工程動態施工可視化仿真系統。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，構建了水利工程信息模型，開發基于信息模型的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。根據水利水電行業涉及的專業和包含的工程流程，詳細介紹了BIM技術的應用價值，從長遠來看，推動BIM的發展能使水利水電行業獲得更高的收益，對實現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產業的成熟，才能從中獲得更多的價值，進一步地推動我國水電現代化的建設，最終可以形成水利水電行業技術發展的良性循環。

4 結語

對于水利工程建設來講，BIM技術的應用在提高工程質量、降低工程成本、加快施工效率等方面，都發揮了重要作用，有效保證了水利工程功能的良好性，與傳統圖紙設計方式相比有著巨大的優勢，已經成為了水利工程未來發展的必然趨勢。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，促進我國水利事業的發展和進步。

參考文獻：

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