研究BIM技術(shù)在水利工程中的運用

鄧貴銘+顧深輝

摘要：由于水利工程的建設(shè)受復(fù)雜的地理條件、獨特的設(shè)計理念、廣泛的專業(yè)涉及等影響，存在水利圖紙的信息過于龐雜冗長，水利樞紐中心位置的設(shè)計過于繁瑣，工程土石方量的計算方法和計算結(jié)果存在誤差等缺陷。通過描繪制作與水利工程相關(guān)的地理環(huán)境信息圖，利用BIM技術(shù)仿造水利工程的建筑物建立BIM模型，不僅可以有效彌補上訴缺陷還可以對水利工程的實際操作情況進行信息的仿真處理后，可以以數(shù)字化的方式進行查看，同時也更有利于簡化水利工程中對樞紐的布置和土方量的計算，并結(jié)合多種類型的BIM軟件降低計算誤差。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；BIM模型；水利工程；土石方量

一、BIM技術(shù)概述

隨著我國互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的快速發(fā)展，與水利工程行業(yè)相關(guān)的科學(xué)家和學(xué)者們對BIM技術(shù)的研究也越來越深入，從而推動BIM技術(shù)在水利工程建設(shè)中的運用也得到了快速發(fā)展。

經(jīng)過對近一千篇與BIM技術(shù)和模型相關(guān)學(xué)術(shù)報告、論文的研究分析發(fā)現(xiàn)BIM技術(shù)對水利工程的建設(shè)和管理方面起到重大作用：第一，是以張建平等為主的專家學(xué)者們自主研究開發(fā)出在水利工程的實際作業(yè)中建立BIM模型系統(tǒng)和在利用BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上對施工項目進行有效管理的一系列相關(guān)軟件。第二，BIM技術(shù)可以將水利工程的施工過程制作成三維模型，并以數(shù)字化的形式呈現(xiàn)，這不僅方便工程管理人員對水利工程進行數(shù)字化查詢，還可以對水利工程的設(shè)計進行一些關(guān)聯(lián)修改，從而保證工程質(zhì)量，降低圖紙信息的繁雜，也更有利于工程設(shè)計者之間的交流和溝通。第三，可以通過BIM技術(shù)對水利工程施工過程中的關(guān)鍵節(jié)點進行施工示范，從而科學(xué)有效的指點施工工人進行有序操作，提高施工工人的整體素質(zhì)，使水利工程得到質(zhì)的提高，同時也能減少親到現(xiàn)場示范施工帶來的時間浪費，提高其效率；也更有利于水利工程施工完成后的運營管理和監(jiān)督。第四，通過繪制與水利工程相關(guān)的地理環(huán)境信息圖，利用BIM技術(shù)水利工程的建筑物建立BIM模型，對施工工程的關(guān)鍵點進行質(zhì)量掌控。同時將水利工程的管理與高度發(fā)達的通訊信息技術(shù)相結(jié)合，即通過數(shù)字查詢的方法對施工現(xiàn)場進行可視化的管理，從而優(yōu)化水利工程的施工過程。

二、建造BIM模型

在水利工程方面BIM模型的建造主要是對水利工程的建筑物和地理地形條件進行模型的構(gòu)造。BIM模型是BIM技術(shù)能在水利工程的施工項目上得以運用的基本條件，所以BIM模型對于水利工程而言是至關(guān)重要的。以下將分別對其進行介紹：首先是對地理地形條件建造BIM模型。地形條件的好壞直接影響水利工程的施工進度的快慢，因其不僅是進行水利工程建設(shè)總指揮的前提條件，還是水利工程進行實際操作的場所。故由此可見地形的BIM模型在整個水利工程的施工過程中起到至關(guān)重要的作用。構(gòu)造地形BIM模型的步驟主要有：第一，對收集到的原始地形圖進行核對分析，特別是對河道區(qū)域的等高線應(yīng)仔細核查，如有偏差立即修改。第二，根據(jù)核查后準(zhǔn)確無誤的等高線，利用不規(guī)則圖形——三角網(wǎng)繪制曲面。制作曲面時應(yīng)盡量使其能充分展示原始地形的高低起伏狀況。第三，對有問題的曲面進行修改，如將過高或過低的曲面高程改低或改高點。第四，將所有準(zhǔn)確無誤的數(shù)據(jù)、圖表、曲面收集在一起繪制成所需要的BIM地形模型。

為水利工程的建筑物創(chuàng)建BIM模型不僅可以對水利工程的實施過程進行監(jiān)控，還有利于管理施工人員的分工和工作。故它也使水利工程建設(shè)中不可或缺的一部分。相較于地形BIM模型，水利工程建筑物的BIM模型的創(chuàng)建過程要相對復(fù)雜些：第一，按照BIM技術(shù)運用范圍的要求，整合規(guī)劃出需要運用BIM模型的階段過程，從而確定建造BIM模型所需的建模精度。第二，收集水利工程建造的基本情況和所需要的圖表信息，建模人員需了解掌握這些內(nèi)容，并熟知工程建造的具體要求和水利工程設(shè)計的總說明書。第三，全方位收集施工人員信息，按照工人自身特點對其進行合理分工，并將水利工程項目分解為小的，可具體操作的階段性目標(biāo)，從而方便后期對工程項目進展的監(jiān)控。第四，把信息管理和圖形圖像管理的因素融入到水利工程建筑物的BIM模型中。這些信息和圖形圖像管理主要包括項目和設(shè)備的基本參數(shù)；模型的形狀、大小；所需的建造成本；生產(chǎn)產(chǎn)家的信息；后期運行維護的信息等。第五，利用BIM技術(shù)和軟件構(gòu)造BIM模型。在建模的具體操作過程中對發(fā)現(xiàn)的問題做好詳細記錄，在獲得有關(guān)部門的同意之后再對其進行改正，但是改正前后的BIM模型都應(yīng)該保存下來，具體操作人員不能隨意更改或刪除。第六，BIM模型建造完成后要進行質(zhì)量的評估審核。評估審核的具體要點包括：BIM模型是否符合計劃中的模型標(biāo)準(zhǔn)；相關(guān)建造要件的定位是否準(zhǔn)確科學(xué)；關(guān)鍵節(jié)點的布置是否與水利工程的實際場景保持一致性等等。

三、運用BIM模型的實際案例

BIM模型的構(gòu)建完成在水利工程的實際操作中起到重要作用。它的重要作用主要體現(xiàn)在兩個方面：精確了土石方量的計算和優(yōu)化水利工程中的關(guān)鍵節(jié)點的位置定位。

水利工程建設(shè)的地址一般是地理地形條件復(fù)雜，需要進行精確土石方量計算的地方。如果一個水利工程的土石方量計算不夠精確，那將會對水利工程的各個環(huán)節(jié)都產(chǎn)生重大影響，更不利于對水利工程的實際工程量進行準(zhǔn)確的預(yù)算和建設(shè)過程中的組織設(shè)計、施工現(xiàn)場人員和具體完成目標(biāo)的安排。BIM模型的一個重要影響作用就是使土石方量的計算過程和計算結(jié)果都實現(xiàn)精確化的同時，還提供施工地點的三維模型。使得水利過程在具體施工過程中能夠利用曲面信息，準(zhǔn)確計算出應(yīng)挖出或應(yīng)該填埋的土石方量，進而選擇實施的最優(yōu)方案。

水利過程中關(guān)鍵節(jié)點的設(shè)置直接影響著施工場地的人員布局和建筑物布局，故如果可以準(zhǔn)確科學(xué)的確定水利過程中關(guān)鍵節(jié)點的設(shè)計就能在建筑物中找到最優(yōu)的距離差，使得施工人員與設(shè)備的差距最小，從而達到提高效率、方便人員操作、縮短過程工時等目的。

四、對BIM模型提供的信息的具體運用范圍

BIM模型不是一個單獨存在的個體，它的背后連接著一個龐大的數(shù)據(jù)庫資源，只要BIM模型的數(shù)據(jù)信息夠完整就能在水利工程的建設(shè)中達到實現(xiàn)項目管理和技術(shù)信息化的目標(biāo)。首先，BIM模型中所涵蓋的數(shù)據(jù)庫資源可以實現(xiàn)對水利工程檔案進行關(guān)聯(lián)化、可視化和高效率化的管理，從而為項目實施過程中的相關(guān)信息的共享、交換和集成提供管理的平臺。其次，因為地形環(huán)境的復(fù)雜性使得水利工程的施工難度大且工程量和費用開銷都比較大。而BIM模型不僅可以為水利工程的施工提供完整的數(shù)據(jù)庫，同時也可以在工程的實際操作中提供多種與水利工程相關(guān)的應(yīng)用支持，從而優(yōu)化施工任務(wù)的安排和順序，提高水利工程的施工進度。

總結(jié)：

實踐證明，BIM技術(shù)和BIM模型的運用可以在水利工程決策層面提供完整的數(shù)據(jù)庫資源支持；在水利工程執(zhí)行層面進行可視化管理后，方面了最高層對施工進度的管理和施工人員的監(jiān)督，從而從根本上提高了水利工程的施工進度；在水利工程的后期運營中，管理者也可以通過BIM模型對其進行必要的運營管理和維護。

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