基于BIM技術(shù)的水利水電工程建設(shè)研究

彭小虎

（撫州市撫豐水電建筑有限公司，江西 撫州 344000）

基于BIM技術(shù)的水利水電工程建設(shè)研究

彭小虎

（撫州市撫豐水電建筑有限公司，江西 撫州 344000）

現(xiàn)今我國(guó)的水利水電工程已經(jīng)有了迅速的發(fā)展與成熟，但是其中的問題卻也不容忽視，這些問題不僅危害著水利水電工程的本身，還會(huì)對(duì)社會(huì)產(chǎn)生很大的影響。而建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是一種通過取得項(xiàng)目中的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)建立出建筑的模型，并通過數(shù)字信息依據(jù)真實(shí)的建筑構(gòu)建出真實(shí)的信息。其具備的信息完善性、一致性、平衡性及模擬性等特點(diǎn)，能夠很好地彌補(bǔ)現(xiàn)今水利水電工程的不足之處。文章探討基于BIM技術(shù)下的水利水電工程建設(shè)的優(yōu)勢(shì)性研究。

BIM技術(shù)；建筑信息模型；水利水電；工程建設(shè)

現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)全面進(jìn)入了信息化時(shí)代，信息化技術(shù)的誕生與發(fā)展改變了人們的生活方式與習(xí)慣，成為了全球性的發(fā)展趨勢(shì)。而在水利水電方面，信息化的研究也迅速開展，信息化技術(shù)的運(yùn)用是水利水電行業(yè)進(jìn)入現(xiàn)代化建設(shè)的重要特征。仿真技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展形成的一種新型技術(shù)，現(xiàn)已成為復(fù)雜工程中必不可少的重要手段，能夠?yàn)楣こ痰脑O(shè)計(jì)和管理提供更加有效的分析、研究、評(píng)價(jià)和決策方式。水利水電工程作為一項(xiàng)復(fù)雜的工程項(xiàng)目，其各個(gè)工作的之間相互聯(lián)系且相互制約，繁雜的關(guān)系使得其仿真系統(tǒng)具有較大的數(shù)據(jù)及圖形信心，簡(jiǎn)單的圖表及模型并不能滿足其對(duì)精確度和可信度的表達(dá)，所以追尋新的技術(shù)，并使其與現(xiàn)有的仿真技術(shù)相結(jié)合是當(dāng)代水利水電工程的必然選擇。

1　BIM的涵義與優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)是一種三維的施工模擬技術(shù)，能夠通過收集到的信息數(shù)據(jù)，完成數(shù)字化處理的工作。如建筑中的建材、設(shè)備、價(jià)格及施工進(jìn)度等工程的數(shù)據(jù)信息模型，都能用BIM及其相關(guān)的信息數(shù)據(jù)化表現(xiàn)出來，通俗來說，BIM技術(shù)就是建筑工程中的數(shù)字技術(shù)運(yùn)用。BIM技術(shù)主要用來化解建筑工程軟件中的運(yùn)行問題，讓技術(shù)人員可以在處理完建筑信息后，結(jié)合其它的環(huán)節(jié)來維持軟件的運(yùn)轉(zhuǎn)。BIM是一種具有設(shè)計(jì)、建造及管理等功能的數(shù)字化方式，不只能夠支持系統(tǒng)的內(nèi)部集成管理環(huán)境，還能提高整體施工進(jìn)度的效率，避免風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生。其特殊的優(yōu)勢(shì)就是具有能夠獨(dú)立建立工程數(shù)據(jù)信息的功能，還能夠通過三維的可視化環(huán)境以及辦公自動(dòng)化的功能，來迅速地處理PKPM系統(tǒng)中存在的信息化問題，不僅能夠提高數(shù)據(jù)信息在系統(tǒng)中的重復(fù)使用率，還能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息間的交流與共享。

2　BIM技術(shù)的價(jià)值體現(xiàn)

在水利水電工程的建設(shè)過程中，應(yīng)用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理的信息化，其能通過三維渲染，給施工人員提供更為直觀與真實(shí)的視覺沖擊，以便于施工人員對(duì)水利水電工程的大概有一個(gè)具體的了解。其次，BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建，能夠有效提高施工預(yù)算的精準(zhǔn)度，促進(jìn)施工管理效率的提高。并且，BIM技術(shù)的使用能夠讓相關(guān)管理者快速準(zhǔn)確的獲得工程建設(shè)數(shù)據(jù)，在為施工單位制定出精細(xì)化的施工計(jì)劃與施工材料的同時(shí)，大大減少了人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，避免了資源的過度消耗。另外，BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建還能在任一時(shí)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)工程基礎(chǔ)信息的快速獲取，并通過對(duì)項(xiàng)目計(jì)劃與實(shí)際施工中的消耗量、資金費(fèi)用進(jìn)行多算對(duì)比，從而能準(zhǔn)確了解到水利水電項(xiàng)目的構(gòu)建是否超過預(yù)算，消耗量是否超標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目成本風(fēng)險(xiǎn)的有效管控。最后，三維可視化是BIM技術(shù)最為直觀的特點(diǎn)，利用BIM技術(shù)的這一特點(diǎn)，可以將在水利水電工程的施工前期對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行碰撞檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程項(xiàng)目中的不足之處，并采取合適的措施，減少在水利水電工程施工階段可能存在錯(cuò)誤損失或返工的可能性，從而確保工程的優(yōu)化性，促進(jìn)水利水電工程施工質(zhì)量的提高。

3　BIM技術(shù)在各方面的應(yīng)用

3.1在數(shù)字模型方面

水利水電工程的重要組成部分之一就是數(shù)字地形模型（DTM），DTM采用了Civil3D軟件進(jìn)行建模，能夠?yàn)榻ㄖ锏牟贾煤褪┕ぬ峁┗顒?dòng)場(chǎng)所，是地形動(dòng)態(tài)填挖的受體。地形表面一般使用不規(guī)則的三角網(wǎng)格（TIN）進(jìn)行表達(dá)，TIN是指運(yùn)用分散的地形點(diǎn)按照一定的規(guī)律構(gòu)成的一種不相交的三角形網(wǎng)，其以平面逼近曲面的方式，能夠充分地展示出地形的高低起伏變化。

3.2在動(dòng)態(tài)填挖方面

地形的動(dòng)態(tài)填挖有很多的環(huán)節(jié)，首先需要確認(rèn)由填挖邊坡和大壩地面構(gòu)成的設(shè)計(jì)曲面，其次就需要把設(shè)計(jì)曲面以放坡的方式疊加到原始的地形曲面，取得設(shè)計(jì)曲面和原始曲面的交線，最后再沿著原始地形曲面的相交線切除填挖設(shè)計(jì)曲面中的部分，并除去填挖曲面交線的多余邊坡，以達(dá)到最完美的設(shè)計(jì)曲面與原始曲面的融合。

3.3在動(dòng)態(tài)實(shí)體模型方面

施工過程是不斷變化的，混凝土壩的形態(tài)會(huì)由于施工時(shí)間的變化而不停變化，所以大壩的模型需要建立成動(dòng)態(tài)模型。大壩模型的建立必須把其三維的實(shí)體模型分成很多的澆筑塊，每個(gè)澆筑塊的施工時(shí)間、方量及澆注機(jī)械等相關(guān)屬性都不同。首先關(guān)于混凝土壩的實(shí)體建模就是使用的CAD技術(shù)，把二維的壩體設(shè)計(jì)圖分割成眾多的壩段，彼此間相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，然后得出壩體間各部分的空間形態(tài)數(shù)據(jù)信息，并通過Auto CAD軟件通過鼠標(biāo)直接繪制出三維的實(shí)體圖樣，然后運(yùn)用布爾運(yùn)算補(bǔ)充、切割及縮放等功能制作出壩段的實(shí)體模型，最終構(gòu)建出完美的大壩三維實(shí)體模型。其次就是需要把壩體進(jìn)行分塊，因?yàn)锳uto CAD軟件中的混凝土壩仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，CAD能夠融入到施工仿真系統(tǒng)中去，其二次功能的開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)壩體澆筑過程的計(jì)算和壩體澆筑塊的剖析自動(dòng)同步。

3.4在實(shí)體建模方面

土石壩的壩底通常是不規(guī)則的曲面，所以其三維實(shí)體模型的建立需要用到Rhino軟件。第一步就是需要針對(duì)不同的填筑材料及各部分的結(jié)構(gòu)、形態(tài)及功能的不同分出不同的區(qū)域，然后運(yùn)用Rhino軟件會(huì)指出土石壩的分區(qū)實(shí)體模型。為了可視化仿真系統(tǒng)中的土石壩施工過程動(dòng)態(tài)化演示功能的實(shí)現(xiàn)，分區(qū)間的填筑料數(shù)量和施工進(jìn)程都需要按照計(jì)劃分割成眾多的填筑層，才能得到真正可視化仿真系統(tǒng)中的土石壩模型。

3.5在實(shí)體建模方面

首先在地物方面，如圍堰、溢洪道及隧洞等地物實(shí)體，都可以依照其獨(dú)有的特點(diǎn)，運(yùn)用CAD、參數(shù)化實(shí)體及特征實(shí)體等建模技術(shù)實(shí)現(xiàn)。如果是施工過程的動(dòng)態(tài)演示。就可以按照所需的不同把模型分割成眾多的組成部分進(jìn)行建模。其次在機(jī)械設(shè)備方面，施工過程中有一些構(gòu)造較為復(fù)雜的輔助施工設(shè)施，都可以運(yùn)用3D Max軟件進(jìn)行實(shí)體建模，然后再導(dǎo)入Navisworks，進(jìn)行最后的貼圖渲染工作。

4　結(jié)束語(yǔ)

伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的軟硬件及圖形處理能力都有了大幅度的增強(qiáng)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已由數(shù)字仿真發(fā)展成為了可視化仿真。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)于可視化仿真的要求也越來越高，正是基于這樣的環(huán)境背景，產(chǎn)生了BIM新技術(shù)，并得到了受眾的廣泛關(guān)注。其不僅能夠?yàn)橛脩糁庇^的仿真參數(shù)和結(jié)果，還能實(shí)現(xiàn)多角度及多層次的可視化仿真平臺(tái)，讓人們真正實(shí)現(xiàn)人際互動(dòng)，對(duì)水利水電施工的組織、設(shè)計(jì)和管理的水平有極大的提高作用。

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

［2］趙昂.BIM技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用初探［D］.重慶大學(xué)，2006.

［3］盧琬玫.BIM技術(shù)及其在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究［D］.天津大學(xué)，2014.

［4］秦麗芳.BIM技術(shù)在水電工程施工安全管理中的研究［D］.華中科技大學(xué)，2013.

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1671-3818（2016）09-0176-02