實(shí)施水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)的探討

王秋紅

摘? ? 要：水利工程投資大、工期長(zhǎng)，加上覆蓋范圍廣，因此亟需先進(jìn)的技術(shù)為依托，對(duì)項(xiàng)目的質(zhì)量、投資和進(jìn)度進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)。水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)前期水利工程的樞紐布局，并且基于BIM技術(shù)對(duì)水利工程進(jìn)行協(xié)同管理，能極大地方便工程進(jìn)度的控制和提升信息化程度。

關(guān)鍵詞：水利工程;三維協(xié)同設(shè)計(jì);實(shí)踐探討

1? 當(dāng)下中國(guó)水利工程發(fā)展現(xiàn)狀

水利工程是一個(gè)非常復(fù)雜的工程，其空間、時(shí)間、協(xié)同上都需要協(xié)同發(fā)展，在空間上，一個(gè)成功的水利工程設(shè)計(jì)需要考慮水、陸、空三方面，做到協(xié)同一致，水利工程需要根據(jù)降水匯流的入庫(kù)和下閘儲(chǔ)水能力分析水庫(kù)的容量，此外在施工前需要對(duì)水利工程施工地點(diǎn)的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行勘測(cè)，分析施工地點(diǎn)的土質(zhì)條件能否滿足蓄水的要求，此外在壩體的穩(wěn)固性、地震預(yù)防等多方面都需要照顧到。加上水利工程的建設(shè)不是一蹴而就，其建設(shè)周期從幾年到幾十年不等，并且需要協(xié)調(diào)政府、監(jiān)理、建設(shè)單位、設(shè)計(jì)人員等多部門(mén)，否則就難以實(shí)施和進(jìn)展下去。

在當(dāng)下，隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，水利工程應(yīng)當(dāng)向著智慧水利的方向發(fā)展，建造技術(shù)跟得上、管理水平能提升，就當(dāng)下來(lái)看，這只是一種非常理想化的假設(shè)，水利工程的復(fù)雜性導(dǎo)致了信息化建設(shè)的開(kāi)展緩慢。

2? 實(shí)施水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)的必要性分析

2.1? 分級(jí)實(shí)施，責(zé)任到人，提高工程的開(kāi)展效率

水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)中，采用任務(wù)分解的模式讓設(shè)計(jì)流程規(guī)范化、合理化。以南水北調(diào)京石段為例，其渠道200.4千米，在水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)中采用了三級(jí)分配模式。流程上分為三步：一級(jí)流程由水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)小組開(kāi)展，分配任務(wù)并且做好時(shí)間的控制;二級(jí)流程下放到設(shè)計(jì)任務(wù)執(zhí)行處;三級(jí)任務(wù)明確到個(gè)人，一級(jí)流程主要是制定項(xiàng)目的發(fā)展大方向和時(shí)間節(jié)點(diǎn)，二三流程為水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。第二階段任務(wù)分配至水工各處和規(guī)劃處等部門(mén)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目資料的提交--建筑物建模--模型總裝流程;三級(jí)流程則實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的具體分配，包括渠道、大型建筑物、建筑結(jié)構(gòu)、景觀綠化、給排水等分解任務(wù)的實(shí)施。水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)工作的流程非常清晰，能準(zhǔn)確分配人員的職能，并且對(duì)項(xiàng)目的整體流程開(kāi)展費(fèi)用有個(gè)明晰的把控。

2.2? 提升設(shè)計(jì)效率，便于后續(xù)設(shè)計(jì)圖的優(yōu)化

協(xié)同設(shè)計(jì)的概念很早就有了，相比傳統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)，三維協(xié)同設(shè)計(jì)能會(huì)更有效的實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)卡傳遞流程的實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)需要簽字蓋章下發(fā)執(zhí)行文件后，倘若有變更之處，就要對(duì)部件數(shù)據(jù)重新輸入后再次進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，這樣一來(lái)會(huì)有部件設(shè)計(jì)的重復(fù)輸入。三維協(xié)同設(shè)計(jì)采用總體設(shè)計(jì)骨架鍵入后，通過(guò)三維協(xié)調(diào)卡繪圖執(zhí)行簽字蓋章的階段，同時(shí)利用3D骨架模型和Layout布置圖結(jié)合，以傳達(dá)設(shè)計(jì)變更和部件的方案設(shè)計(jì)。這樣一來(lái)能消除了書(shū)面文件的等待時(shí)間，同時(shí)部件可以跟著總體進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，避免了再度輸入可能導(dǎo)致的輸入錯(cuò)誤，也能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性。

2.3? 準(zhǔn)確表達(dá)技術(shù)人員設(shè)計(jì)意圖

水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)能應(yīng)用于水利建筑的多方面，覆蓋從勘探測(cè)繪、水工設(shè)計(jì)、施工組織、工程投資和質(zhì)量監(jiān)測(cè)等多環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程協(xié)同。因?yàn)樗こ倘S協(xié)同設(shè)計(jì)采用參數(shù)化的設(shè)計(jì)，因此在后續(xù)的審核上能方便校審工作的開(kāi)展，加上后期還會(huì)渲染上環(huán)境、地質(zhì)等條件，能對(duì)水利工程與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性和合理性進(jìn)行分析和良好的把控。水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)的最大好處就是非常直觀，能將設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖準(zhǔn)確地表達(dá)出來(lái)，并且能很直觀地展現(xiàn)多方案的對(duì)比分析，從而得到最優(yōu)方案。即使是后續(xù)的修改上，其相比傳統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)都更加人性化，避免了大量人力的浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)人員的高效利用。

3? 實(shí)施水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)的實(shí)踐探討

水利工程中三維協(xié)同設(shè)計(jì)的融合發(fā)展影響因素眾多，設(shè)計(jì)環(huán)境、資金儲(chǔ)備、設(shè)計(jì)公司的能力等等都會(huì)對(duì)三維協(xié)同設(shè)計(jì)的水平起到影響。因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候也要盡可以規(guī)避設(shè)計(jì)部門(mén)的沖突，保證設(shè)計(jì)的合規(guī)性和科學(xué)性。

3.1? 廣納專(zhuān)業(yè)人才，建立完善的人才儲(chǔ)備庫(kù)

建筑人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)自身素養(yǎng)，在工程相關(guān)軟件的操作上需要非常成熟，能實(shí)現(xiàn)畫(huà)圖--修圖--文件導(dǎo)入--建模--導(dǎo)入環(huán)境--渲染出圖的全過(guò)程，力求達(dá)到精通的程度，這樣才能令軟件為人所用。在實(shí)施水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)明確三維協(xié)同設(shè)計(jì)的工作要點(diǎn)和使用流程，對(duì)設(shè)計(jì)出圖的流程也非常熟悉，做到運(yùn)籌帷幄，能針對(duì)環(huán)境定制出適合的三維協(xié)同設(shè)計(jì)方案。在人才的儲(chǔ)備上仍然非常缺乏，因此相關(guān)建設(shè)單位和政府部門(mén)應(yīng)當(dāng)加大人才的采納力度，建設(shè)完備且高素質(zhì)的人才儲(chǔ)備庫(kù)。從專(zhuān)家人員、開(kāi)發(fā)人員和設(shè)計(jì)人員三方面著手，建立一批懂設(shè)計(jì)、會(huì)操作、有經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才團(tuán)隊(duì)。政府部門(mén)應(yīng)當(dāng)出臺(tái)相關(guān)的政策，加強(qiáng)三維協(xié)同設(shè)計(jì)的業(yè)務(wù)指導(dǎo)和行業(yè)服務(wù)力度，從政策上推動(dòng)三維協(xié)同設(shè)計(jì)的發(fā)展和創(chuàng)新。

3.2? 加大投資力度，建立完善的技術(shù)服務(wù)平臺(tái)

建設(shè)方和投資單位應(yīng)當(dāng)建立三維設(shè)計(jì)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用團(tuán)隊(duì)，引入先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，加大對(duì)水利工程設(shè)計(jì)軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。目前市場(chǎng)上已經(jīng)有大壩、隧洞的三維協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)出現(xiàn)，以應(yīng)對(duì)相關(guān)的參數(shù)化設(shè)計(jì)，但是在水利工程上，因?yàn)橄到y(tǒng)上合計(jì)復(fù)雜、規(guī)模龐大等問(wèn)題難以實(shí)施。建設(shè)單位和政府相關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)加快投資力度，根據(jù)水利工程的行業(yè)特點(diǎn)、軟件的使用情況和資金的使用情況，不斷完善水利設(shè)計(jì)的硬件環(huán)境和資金供應(yīng)?？梢源罱ㄔ诰€設(shè)計(jì)協(xié)同平臺(tái)，供不同部門(mén)的設(shè)計(jì)人員交流溝通，該平臺(tái)在設(shè)計(jì)輸出的時(shí)候應(yīng)當(dāng)兼顧三維模型的搭建和二維框架的搭建，保證不同技術(shù)人員能對(duì)圖示進(jìn)行正確且直觀的評(píng)價(jià)分析。同時(shí)建設(shè)單位和相關(guān)部門(mén)可以通過(guò)建立完善的技術(shù)平臺(tái)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)服務(wù)水平和設(shè)計(jì)水平的提升。

3.3? 確定影響質(zhì)量問(wèn)題性因素，進(jìn)行設(shè)計(jì)質(zhì)量控制

建設(shè)單位和相關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)三維協(xié)同設(shè)計(jì)的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，分析影響質(zhì)量問(wèn)題的相關(guān)因素，并且制定合理有效的三維協(xié)同設(shè)計(jì)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)階段工作的質(zhì)量控制和設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量控制兩方面進(jìn)行把控，在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)當(dāng)對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的要求，保證設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)水平、技術(shù)應(yīng)用能力、人員的管理能力等多方面協(xié)調(diào)。在設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量上，應(yīng)當(dāng)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的要求，尤其是水利工程此類(lèi)影響到當(dāng)?shù)鼐用裆拓?cái)產(chǎn)安全的設(shè)計(jì)，更應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)層面上嚴(yán)格把關(guān)，保證設(shè)計(jì)的合規(guī)、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)最大化。建設(shè)部門(mén)和設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)從影響工程進(jìn)展的多方面因素出發(fā)，通過(guò)方法改進(jìn)、流程改進(jìn)、環(huán)境改進(jìn)分類(lèi)完成項(xiàng)目任務(wù)分解，分塊實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制。

4? 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，水利工程覆蓋面廣、設(shè)計(jì)難度大，但是對(duì)水利工程設(shè)計(jì)師而言，將三維協(xié)同設(shè)計(jì)融入到水利工程中來(lái)具有其必然性。三維協(xié)同設(shè)計(jì)已經(jīng)成為建筑行業(yè)的一項(xiàng)共識(shí)，作為決定未來(lái)水利工程的導(dǎo)向作用的技術(shù)，水利部門(mén)和相關(guān)建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)倍加重視，水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)能有效實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和建設(shè)的一體化發(fā)展，貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)和施工流程，避免了設(shè)計(jì)和建造相脫節(jié)的問(wèn)題出現(xiàn)，相比傳統(tǒng)的二維協(xié)同設(shè)計(jì)，水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)明顯，無(wú)論是從性能還是效率上看，水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)都是未來(lái)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，也是時(shí)代和技術(shù)進(jìn)步的大趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 杭旭超，楊雅新.淺談水利水電工程建筑信息模型與三維協(xié)同設(shè)計(jì)[J].江蘇水利，2017（12）：65～69.

[2] 周強(qiáng).水利水電工程的三維協(xié)同設(shè)計(jì)[J].海南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（4）：461～464.

[3] 陳功軍，張金輝，高英.實(shí)施水利工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)的探索[J].人民長(zhǎng)江，2013（16）：105～108.