BIM技術在水利工程中的應用研究

張提 楊明珠 秦云輝

摘 要：水利工程作為民生工程，其工程質量受多方面的重視。BIM技術的發展和使用為水利工程提供了便利，使整個水利工程建設效率和質量都得到了提高。本文分析了BIM技術在水利工程中的應用現狀、優勢和限制，展望了BIM技術在水利工程領域的廣闊發展前景，為BIM技術的推廣提供借鑒。

關鍵詞：BIM技術;水利工程;應用

中圖分類號：TV541文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）29-0091-02

Abstract： As a people's livelihood project， the quality of water conservancy projects has received many attentions. The development and use of BIM technology has provided convenience for water conservancy projects and improved the efficiency and quality of the entire water conservancy project. This paper analyzed the application status， advantages and limitations of BIM technology in water conservancy projects， looked forward to the broad development prospects of BIM technology in water conservancy projects， and provided reference for the promotion of BIM technology.

Keywords： BIM technology;hydraulic engineering;application

隨著我國水利行業的快速發展，現代水利工程施工難度、信息溝通量、工程量和復雜程度不斷增長。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術的出現為這些問題的解決提供了新思路和新方法。BIM不是一個軟件而是一種理念，能滲透到工程的整個生命周期，進一步減少成本和容錯率，提高整個水利工程建設效率和質量。BIM技術使水利信息化逐漸得到完善，設計理念和方案可行度更高[1]。BIM技術在我國水利工程中的應用還處于初級階段，還有很大的使用空間，人們需要進一步研究和發掘，發揮BIM技術的最大價值，加快水利行業的快速發展。

1 BIM技術在我國水利工程中的應用現狀

在水利水電行業中，BIM技術應用起步較晚，普及和應用的程度比較低。在我國，BIM技術大都應用于大型設計院，其基本上都成立了BIM研究團隊，而一些小型設計院也開始嘗試BIM技術與傳統二維設計相結合的設計方式。“十三五”規劃明確要求加快推進水利工程建設的信息化，到2020年，所有參與設計、建設的建筑工程項目企業必須具有應用BIM技術的能力。2017年，水利水電BIM聯盟在中國水利水電勘測設計協會的領導下組織編制了《水利水電 BIM標準體系》，有力地促進了BIM的發展應用。BIM技術在我國水利行業主要應用于工程項目設計階段，只有一部分項目使用BIM技術，其主要應用在規模龐大、地形復雜、施工技術難度大的水利工程項目中[2]，如向家壩水電站、糯扎渡水電站、白鶴灘水電站、錦屏二級水電站、溪洛渡水電站等工程。每個水利工程都有其唯一性，在有關工作人員和專家的努力下，BIM技術在水利水電工程中的應用發展有了顯著的進步。

2 BIM技術在水利工程中的應用優勢

2.1 可視化

BIM技術能夠將建筑工程與設計參數相結合，形成一個三維立體的信息模型。三維模型將復雜的水利工程項目直觀化，可以有效地彌補二維圖紙的缺陷，三維模型可以為制圖者與識圖者提供更直觀的視覺效果，讓設計者用更高效的方法傳遞設計思路與意圖。在傳統的二維平面圖中，部分參數和管理的認識不足會導致返工，而BIM技術可以大大減少這種現象。BIM技術具有可視化的特點，可以充分利用設計模型和行為模型一體化的工程內容，為工程項目建設提供更加方便的實踐溝通工具。

2.2 協調性

協調性對于水利工程項目來說是重中之重。水利項目結構復雜，設計專業廣。傳統的設計是各個專業獨立設計，缺乏專業間的交流，經常出現問題，因此會影響設計周期，耽誤工期。而BIM模型包含各個專業的數據，實現了數據共享，讓設計師能在一個數據環境下作業，設計師可以將本專業的設計成果及理念展現在模型中，讓其他專業的設計師參考，發現問題，及時協商。BIM的協調性使得各個專業的人可以做到事前商量，大大提高了工作效率。

2.3 模擬性

數據與可視化模型結合，通過可視化模型，數據與現實世界被連接在一起。BIM技術通過虛擬的三維模型和集成數據進行工程的設計、建造和運營維護。集成在模型上的數據是核心，但要產生價值，人們需要可視化的載體，即三維模型，一切從模型出發來反映工程實際問題，保證數據與模型的同步一致性，最終使用數據來解決實際問題。通過協同平臺進行的施工模擬及演示，預測后期施工可能發生的問題和變更，BIM模型可在建筑物建造前期對各專業的碰撞問題進行協調，提供協調數據，保持模型的統一性。

2.4 優化性

水利工程建筑物的復雜程度大多超過參與人員的能力極限，而優化通常受信息復雜程度和時間的制約。BIM模型提供了建筑物的實際信息，包括幾何信息、物理信息和規則信息，還提供了建筑物變化以后的實際存在，幫助設計人員打破常規思維。整個設計、施工、運營的過程就是一個不斷優化的過程。

2.5 可出圖性

經過優化、協調和改進，BIM建立的三維模型可以繪制出三維平面圖以及剖面圖、立面圖等各構件的二維圖紙，便于施工和施工模擬。BIM模型進行數據更改后，對應的圖紙尺寸會發生改變，大大減少了變更產生的工作量，提高了工作效率。

3 BIM技術在水利工程中的應用限制

3.1 模型不通用

水利工程模型大、結構復雜，對系統平臺配置要求高。水利項目并不能直接建模，一般先自建模型的構建族，然后根據項目軸網和標高確定構件位置，自行拼裝成模型。設計單位的模型族庫不會與其他單位共享，模型建立需要大量時間，時間成本過高，不同三維軟件相通性不大，水利建模比房建要復雜得多。

3.2 時間、經濟成本高

我國目前使用的BIM軟件大部分從國外引進，適用性有待提高，且軟件對系統平臺配置提出較高的要求，技術引用成本也高。水利工程項目模型相對復雜，模型建立煩瑣，三維軟件設計費要高于二維設計，設計節奏慢，同等時間做的項目少，時間成本高，設計成本增加。很多設計人員沒有充分掌握BIM技術，無法擺脫對傳統水利工程設計施工的依賴，并不能將BIM技術優勢發揮到最大，BIM技術無法在短期內產生經濟效益，短期投資回報率低[2]。

4 BIM技術在水利工程中的應用

4.1 設計階段

設計階段，BIM技術側重于精準建立和完善三維模型[2]。BIM技術用三維承載信息的模型取代二維圖紙，能生成立面圖紙和二維剖面圖紙，重點細化關鍵點的圖紙。三維設計軟件可以詳細地統計材料用量，這些數據在設計完成后可以一鍵生成，有工程量就可以出造價。施工模擬可以為后期施工和管理環節奠定基礎。發現問題時，及時更改模型信息，同時更改施工圖紙和工程量，減少設計變更，提高了水利設計人員的工作效率。

4.2 施工階段

水利工程技術要求高、涉及環節多、施工工藝復雜，一般難以保證工程質量。為有效指導現場工人科學有序地施工，有必要運用BIM技術對項目關鍵節點進行施工放樣。BIM技術可以使施工人員及時了解水利工程的整體概況、施工工藝、構造形式及工程進度等[2]。施工前期，利用BIM模型信息，做施工進度預測，提前發現施工中潛在的問題，要及時解決問題，降低因施工返修與整改造成的經濟損失，可以根據模擬合理規劃施工細節。同時，要盡可能縮短工期、減少返工和提高工程質量，為水利工程的后期運營管理和施工交底提供保障。

5 結語

水利工程具有規模大、多方參與、多專業協同、施工技術難度大、生命周期長等特點[2]。BIM作為一種全新的設計方式，在水利工程設計中取得了豐碩的成果，發揮了三維建模和全過程管理的優勢。盡管BIM技術限制與優勢共存，但隨著經驗的積累，BIM技術仍能發揮強大的優勢，提高水電行業設計效率，減少設計錯誤，提升設計質量。

參考文獻：

[1]張學森，黃琳琳.BIM技術在水利工程建設中的應用研究[J].工程技術研究，2018（13）：151-152.

[2]李建.基于BIM技術在水利工程中的運用研究[J].黑龍江水利科技，2019（5）：171-173.