BIM技術在水利工程設計中的運用分析

王欣垚

摘要：在我國經濟快速發展的背景下，人們的日常生產和生活質量得到有效提高，建筑行業也得到了快速發展。在建筑行業快速發展的過程當中，BIM技術逐漸出現在人們的視野當中，并且得到水利工程領域的重視，加強其在水利工程設計過程當中的應用。BIM技術在水利工程設計應用的過程當中仍然會存在一些常見的問題，這就需要建筑單位相關部門對BIM技術運用過程進行研究論述?；诖耍恼率紫葟膬蓚€方面分析了BIM技術的概述，其次從4個方面分析了BIM技術在水利工程設計中的重要性，再次從8個方面提出了BIM在水利工程設計中的應用，最后提出了加強對技術的定期維護與檢查工作。

關鍵詞：BIM技術；水利工程；總體設計；運用

中圖分類號：TV222.1????文獻標識碼：A

Analysis?of?the?Application?of?BIM?Technology?in?Hydraulic?Engineering?Design

WANG?Xinyao

（?PowerChina?Beijing?Engineering?Co.，?Ltd.，?Beijing，?100024?China）

Abstract：In?the?context?of?the?rapid?economic?development?in?China?，?people's?daily?production?and?quality?of?life?have?been?effectively?improved，?and?the?construction?industry?has?also?developed?rapidly.?In?the?process?of?the?rapid?development?of?the?construction?industry，?BIM?technology?has?gradually?appeared?in?people's?vision，?and?has?been?paid?attention?to?in?the?field?of?hydraulic?engineering，strengthening?its?application?in?the?process?of?hydraulic?engineering?design.?There?are?still?some?common?problems?in?the?process?of?the?application?of?BIM?technology?in?hydraulic?engineering?design，?which?requires?the?relevant?departments?of?construction?units?to?study?and?discuss?the?application?process?of?BIM?technology.?Based?on?this，?this?paper?first?analyzes?the?overview?of?BIM?technology?from?two?aspects，?then?analyzes?the?importance?of?BIM?technology?in?hydraulic?engineering?design?from?four?aspects，?then?puts?forward?the?application?of?BIM?technology?in?hydraulic?engineering?design?from?eight?aspects，?and?finally?puts?forward?to?strengthen?the?regular?maintenance?and?inspection?of?technology.

Key?Words：?BIM?Technology;?Hydraulic?engineering;?Overall?design;?Application

在建筑工程的相關技術當中，BIM技術占有相對重要的地位，在水利工程的設計過程當中，加強對BIM技術的應用，能夠有效地實現水利工程的數字化設計，在一定程度上能夠有效地提高水利工程的施工效率，能夠有效地實現水利工程的可視化管理，能夠有效地降低水利工程施工過程當中的風險。雖然BIM技術對水利工程發揮著非常重要的作用，但是在實際的應用過程當中仍然存在一些問題，由于我國尚處于BIM技術應用的初級階段，很多建筑范圍沒有對技術進行深入地解和掌握，相關工作人員也無法熟練地應用BIM技術，這就需要建筑單位采取有效措施進行管理，推動BIM技術在水利工程當中的有效運用。

1?BIM技術的概述

1.1?BIM技術的概念

BIM技術是以CAD技術為基礎的一項應用技術，同時也被稱為“建筑信息模型”，在現階段工程實踐過程當中，BIM技術是最為關鍵的一項技術。BIM技術是一種綜合性的技術，是由很多不同的技術組合而成的，具有共享性、開放性、綠色化、開放性、協調性等優勢。隨著BIM技術已經在各個行業得到廣泛應用，我國建筑業綠色發展水平在一定程度上得到有效提高，工業信息化水平也得到了有效提升，對我國的城市建設具有非常深遠且深刻的影響。由于BIM技術在各行各業的應用范圍較廣，同時BIM技術作為平面設計的基礎性技術，在工程技術到三維化設計和建筑技術的發展中都有著舉足輕重的地位。此外，BIM技術在可視化、虛擬化、工程造價等方面相較于其他技術具有非常顯著的優越性，是BIM技術在工程建設中的應用水平得到有效提高，為工程決策方面的科學合理性提供保障，同時在工程的整體設計、規劃、施工、交付等方面具有重要意義。利用BIM技術可以大大縮短工程的建設周期，從而最大限度地為建設單位帶來巨大的經濟效益。從時間上講，由于我國在應用BIM技術上BIM技術還處于初級階段，很多行業的相關人員沒有對BIM技術進行充分地掌握和了解，無法熟練地運用BIM技術，這就使得我國越來越注重提高工程的質量，并加強了BIM技術在工程設計方面上的應用，施工企業也逐漸加強了對BIM技術的重視[1]。

1.2?BIM技術在水利工程中的應用現狀

現階段，從BIM技術在國內的應用現狀來看，由于BIM技術在我國尚處于起步階段，很多行業和領域的設計單位和企業都在采用BIM技術，但是在BIM技術的應用過程中，不管是在深度上還是在廣度上都沒有達到BIM技術的標準和要求。BIM技術在國內尚屬探索階段，但是其未來的發展前景非常廣闊。BIM技術目前主要應用于民用建筑企業或者工業建筑企業，這些建筑企業大多分布在天津、北京等城市，同時BIM技術在北京的應用范圍相對于天津而言要大得多。BIM技術的應用將在一定程度上有效地促進房地產行業的開發和發展，主要是由于BIM技術能夠直接應用于建設工程的項目中。總體來說，BIM技術所包含的大量信息為其在建筑業中的應用打下了良好的基礎，能夠有效地推動建筑行業未來可持續發展。

2?BIM技術在水利工程設計中的重要性

2.1?有利于進行數字化發展

利用BIM技術進行水利工程設計，能夠有效地實現水利工程的數字化發展。利用BIM技術可以將水利工程施工建設過程中的各個環節都進行三維模型的制作，同時可以利用數字化的方法將三維模型展現給水利工程的相關部門。BIM技術在水利工程設計的實施，一方面，在水利工程相關數據和信息的查詢過程當中，BIM技術可以為水利工程設計相關管理人員提供便捷；另一方面，在水利工程設計方面，BIM技術可以在一定程度上對項目的設計做出合理地調整，從而使水利工程設計圖紙的所有資料和信息變得更加精簡，同時加強了工程設計人員之間的溝通和交流。

2.2?有利于提高施工效率

利用BIM技術進行水利工程設計，能夠有效地提高水利工程的施工效率。水利工程建筑單位在對水利工程的關鍵環節進行模擬的過程當中可以利用BIM技術，能夠有效地實現對施工人員的科學指導，使得施工隊伍的整體素質和施工水平得到全面有效地提升，使水利工程施工人員能夠熟練地應用BIM技術，從而在一定程度上提高了水利工程施工工作的效率，為水利工程建設的質量和安全性提供有效保障。同時，在水利工程正式投入使用之后，利用BIM技術能夠實現對水利工程運行情況監督起到了重要的作用[2]。

2.3?有利于可視化管理

利用BIM技術進行水利工程設計，能夠有效地實現水利工程的可視化管理。在進行水利工程設計的過程當中，相關設計人員需要對水利項目的地理環境信息進行實地考察，然后繪制出準確的信息地圖，然后利用BIM技術建立水利工程的地形模型和建筑的模型，從而有利于施工人員對水利工程項目建設中的關鍵環節進行全面地控制。同時，相關部門在水利工程項目管理中引入了移動通信技術和信息技術，有利于水利工程相關管理人員對施工現場的具體情況進行可視化的管理，從而實現對整個水利工程項目的全面控制。另外，利用BIM技術還能進行碰撞檢查，對工程方案作出優化調整，為水利工程施工作業的順利進行提供保障。

2.4?有利于降低施工風險

利用BIM技術進行水利工程設計，能夠有效地降低水利工程施工風險。通過BIM技術的利用，可以從多方面、全方位地對水利工程設計進行分析，相關人員能夠在第一時間內發現存在的潛在危險，并且具有針對性地采取有效措施并加以完善。同時，利用BIM技術能夠動態模擬水利工程的整個施工過程，及時發現施工過程中存在的安全問題，然后制定相對應的預防措施和對策，從而能夠有效地降低安全事故發生的概率。這些都是在水利工程建設中BIM技術的優越性，應該得到各行各業的廣泛關注和推廣，充分發揮BIM技術的應用價值[3]。

3?BIM技術在水利工程設計中的應用

3.1?在總體設計方面的應用

BIM技術應用于水利工程的整體設計。BIM技術是一種以數字形式表示設備的物理和功能特征的技術，能夠實現知識資源的有效共享，是一種具有數據共享功能的信息系統。通過BIM技術，可以為水利工程項目的全部決策提供相關依據。在項目建設的各個階段，通過BIM技術對項目進行插入、抽取、修改等操作，使BIM技術能夠在整個項目的總設計中起到很好的作用，從而實現立體建筑的整體布局。利用BIM技術可以建立模型和分析函數，可以有效地傳遞和反映施工單位的意向，從而實現多方案的優化。針對水利工程建設中涉及到的水工、機械等，可以按照有關規范建立相應的模型，并與水利工程項目建設總計劃進行聯合布置。同時，將三維立體網格三維建模技術應用于水利建設工程的施工中，建立相應的設計曲面，從而有效地生成施工圖及對應的工程量[4]。

3.2?構建地形模型

建筑單位在進行水利工程的設計時，需要利用BIM技術對施工現場的地形進行模型構建，主要包括施工過程中地形挖掘的接收器和施工活動現場，都是進行地形構造時的建模。在創建水利工程施工布局的過程中，地形模型具有不可替代的功能，并且在整個工程布局中具有基礎性。在建立水利工程地貌模型的過程中，首先必須建立曲面，同時還需要分析水利工程項目的河流地貌和相關設計環境數據，不斷地修正等高線。在建立完整的三角網格時，必須采用不規則三角形網格，不規則三角形網格其實就是曲面三角形網格。在建立地形模型的時候，利用不規則的三角形網格，能夠很好地呈現出水利工程項目地形的起伏程度，為起伏變化呈現的準確性和全面性提供保障。

3.3?構建建筑物模型

在設計水利工程的過程當中，建筑單位相關部門需要利用BIM技術對建筑物模型進行構建。可視化模擬技術是建筑信息建模技術中非常重要的技術之一，想要充分發揮可視化模擬技術的功能，必須建立典型、精確的工程設計信息模型。因而，建筑單位在建立水利工程建筑模型時，無論從建模的先后次序或者方法上，對于同地形的建模來說都存在著較大的差異。現階段，在應用建筑信息模型技術方面，很多部門都已經建立了相關法律法規，但在水利工程建設領域卻涉及很少。建筑單位在建立水利工程建筑模型時，都應遵循以下6個步驟：第一，相關管理人員需要依據建筑信息模型技術來確定地形模型的適用階段，以此來確定地形模型的準確性；第二，相關人選需要全面搜集有關水利工程建筑物的CAD設計圖紙，提高對水利工程特殊需求的熟悉和了解；第三，需要對有關人員的工作進行明確分工，并對指派的工作項目進行了認真地執行，確保項目任務的有效落實；第四，需要格外重視和強調地形建模過程中所包含的信息和圖形的管理工作；第五，對于所使用的相關信息模型技術，必須要加強與建模設計圖的有效結合，才能更好地實現地形的建模，同時在建立水利工程地形模型時，需要及時發現存在的相關問題，然后在第一時間內進行問題分析并做好相應的記錄；第六，建筑單位在應用施工信息建模技術的過程中，必須認真、嚴謹地審核地形模型的質量，從而為地形模型的質量和進準度提供保障[5]。

3.4?布置建筑物樞紐

由于水利工程中的樞紐布局問題十分復雜，所以常規的求解方法或算法很難得到有效地求解，這就需要建筑單位必須將水利工程的實際情況作為基礎條件，然后對各種方案進行優化和完善。傳統的方案選擇方法都是基于平面設計的，對相關人員的綜合分析能力和實踐操作經驗都有著很高的要求。建筑單位在設計方案比較和選擇的過程當中，采用BIM技術對各個水工建筑物的模型進行構建，并將其與地形進行有效結合，從而形成了一個完整的水利工程沙盤，這樣就可以讓有關人員對不同的水工建筑物、周圍環境和條件有一個非常直觀的認識。另外，BIM數字化模型可以將空間的位置進行任意地移動，以此來達到一點變化、全面變化的效果，使得每一個決策都可以形成一個完整的可視沙盤。通過對水利工程項目比較和選擇過程的可視化，可以幫助水利工程項目的所有單位方對項目的關鍵性要素進行了解和掌握，從而確定項水利工程目的施工難點和重點，實現對水利工程項目所需要資源的科學合理配置，為后期的工程設計優化提供強有力的支撐和保障。

3.5?計算土方量

在水利工程設計的過程當中，測量和計算土方量一直是一個難點，主要是由于在水利工程施工中需要開挖的土方量非常大，并且需要進一步精確測量，對測量結果的精準度要求相對較高。BIM技術最大的特色在于其能夠對信息進行整合，然后進行集成化管理，首先將BIM技術中已有的BIM模型與BIM技術相匹配，并在此基礎上畫出與BIM模型相匹配的設計曲面模型和原始地形曲面模型，由兩個BIM模型所形成的交叉點組成一條線，這條交匯線就是施工設計曲線與原始地形曲線的交線，交線所形成的體積就是土方量挖掘和填充的體積，從而形成體積曲面。BIM技術是在BIM模型的基礎上，與相應的軟件系統相互搭配來實現的，為土方量實驗的過程提供保障。因此，BIM技術的應用對項目建設和企業的相關水利建設都是有益的，能夠有效地推動水利工程行業的可持續發展。

3.6?模擬工程進度

BIM技術中最關鍵、對核心的就是信息，這一點已經多次提到過。通過BIM技術，利用進度管理軟件可以實現與工程項目、P3、P6等常規項目的正常銜接，將工程進度與工程進度進行有效結合，使復雜的進度管理變為可視化的視頻，為施工人員和項目負責人在錄像中能夠及時發現問題提供便利，然后在第一時間內對問題進行分析和解決。這一項目的施工進度仿真是一種將模糊化為可視化、化抽象為具體的施工方法，為BIM技術在水利工程中的廣泛應用提供了相關的可靠基礎[6]。

3.7?研究交付內容

在應用建筑信息建模技術的過程當中，建筑信息模型技術的設計流程是一個很重要的環節，它可以大大加快建筑信息建模技術的實施速度。由于建筑信息建模技術的優勢和概念，最好的結果就是將建筑信息建模技術運用到整個建設過程中，然而在實際的操作過程當中，卻很難做到完全地應用。在當今的建筑信息建模技術中，最好的方法就是用模型來指導施工。因為在建筑信息模型中，產品的結構、材料、布局、安裝位置等，都是可以用BIM技術進行施工。同時，在現代信息技術的指導下，可以更好地對工程進度進行監控，并對水利工程的效果進行監測，從而將其用于工程建設，由于目前尚處在摸索階段，但是信息化技術的發展將會使其成為現實。

3.8?信息和模型的創建和表達

建筑信息模型是指對工程中的實體和功能特性進行數字化表達的過程。建模技術具有高效、高精度、高專業的特點，并且具有很好的通用性，因此它被廣泛地用于建設信息模型。三維模型的難度并不大，最大的問題就是效率。在進行建筑的建模時，呈現出來的三維效果不僅是一張效果圖那么簡單，其精度也是天差地別，所有的尺寸都是一模一樣的，而且還可以顯示出不同的區域和大小。在建筑信息建模技術的運用中，最重要的是要充分展現出模型所包含的所有信息，而這些有用的信息必須要被抽取出來，才能起到應有的效果。在建筑信息建模技術中，有必要進行二維的描述。而在建筑信息建模技術中，它的價值在于它能否為用戶提供最優的設計方案、可靠的設計數據、全面的分析、可視化的通信工具和二維視圖。在目前的模型和信息表達中，建筑的信息建模技術主要依賴于二維圖形，它是一種比較成熟的表現形式，而對于三維圖像的表現形式，目前還在摸索之中。

4?加強對BIM技術的定期維護與檢查

BIM技術在實施過程中，必須對其進行定期的維修和檢驗。對BIM技術的常規維護是指員工要對BIM技術中的建筑建模信息數據庫進行維護和管理，確保BIM技術在使用中沒有任何問題，反映出的信息非常敏感，工作人員的工作強度會在一定程度上降低。工作人員需掌握BIM模型以及水利工程項目相關設備的安全、供應商狀況、維護狀況、設備和物料的警示；同時，還可以利用BIM系統，對偏遠地區的項目或大型機械進行全面監控和管理，確保系統的正常工作。其中，需要特別注意的是，BIM技術能夠對各種突發事件進行仿真，便于相關人員事先對可能發生的火災等事故做好準備。

5?結語

綜上所述，在水利工程的設計過程當中，BIM技術占有舉足輕重的地位。利用BIM技術可以實現對水利工程的總體設計，能夠進行水利工程地形模型的構建，能夠進行水利工程建筑物模型的構建，能夠對水利工程建筑樞紐進行合理布局，能夠實現對水利工程土方量的準確測量和計算，能夠對施工過程的進度進行模擬，有利于研究交付內容，實現對信息和模型的創建和表達；同時，建筑單位還需要加強對技術的地區維護與檢查，充分發揮BIM技術的優勢，推動水利工程行業未來良好的發展。

參考文獻[1] 陳家東.BIM技術在水利工程設計咨詢項目中的應用[J].工程建設與設計，2021（24）：103-104，115.

[2] 汪福昌.BIM技術在水利工程設計中的應用[J].水電水利，2021，4（11）：80-81.

[3] 呂賀.BIM技術在水利工程設計中的應用[J].陜西水利，2021（7）：40-42.

[4] 陳述.BIM技術結合ANSYS在水利工程結構計算中的應用[D].長沙：長沙理工大學，2018.