水利工程信息與BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

邰 宇

(華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450046)

0 引言

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，建筑業(yè)的信息化程度不斷提高。信息化的發(fā)展已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展的主要動力，同時也是推進我國產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級的核心力量。水利工程的特征十分明顯，例如規(guī)模大、投資金額高、工期長、技術(shù)復(fù)雜、影響面廣等，因此每個水利工程項目的建設(shè)都會涉及很多參與部門與專業(yè)，貫穿工程整個生命周期，每個階段會有大量的工程信息需要處理。而水利工程在設(shè)計、施工等各個階段，由于每個參與部門或者專業(yè)，都有不同的標準同時又無法及時溝通，導(dǎo)致項目設(shè)計變更效率低、信息共享不及時、建設(shè)成本變多等一系列問題，歸根結(jié)底還是信息化程度相對不夠?qū)е碌?。必須及時找到合適的新技術(shù)，轉(zhuǎn)變固有的思維方式，讓現(xiàn)代化水利行業(yè)能夠更好更快地發(fā)展。

建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)的出現(xiàn)給建筑業(yè)信息化進步帶來了全新的動力。迄今為止，我國BIM技術(shù)在水利工程方面的應(yīng)用仍處于起步階段，還沒有統(tǒng)一完整的規(guī)范與系統(tǒng)，在工程實用方面還有著很大的進步空間。

1 水利工程信息化及應(yīng)用

信息化是指高度利用現(xiàn)代信息技術(shù)和信息資源的互通互用，將人類的智力潛能與物質(zhì)資源潛力充分挖掘出來，使社會經(jīng)濟往更高層次發(fā)展的歷史進程。而大力促進水利信息化的發(fā)展，就是深入開發(fā)更好的技術(shù)，更廣泛地利用信息資源，提高水利工程的科技含量，適應(yīng)國家信息化建設(shè)的要求。

1.1 水利工程信息特點

信息化體現(xiàn)了當代工程與科技結(jié)合的水平，而水利工程更是需要不斷深化其信息化程度，以便于在建設(shè)項目發(fā)揮出更大的作用。依據(jù)水利工程項目的特征，發(fā)現(xiàn)水利工程信息有如下特點。

1)信息資源巨大且種類繁多。

水利工程在整個建設(shè)過程中會產(chǎn)生多種多樣的信息，如地質(zhì)水文考察階段、建筑項目設(shè)計階段、施工建設(shè)階段、監(jiān)測管理階段等，也會涉及多個部門與專業(yè)。當項目一步一步推進的時候，會慢慢細化到各個方面，招投標、合同類的商務(wù)文件以及設(shè)計圖紙、施工實地的監(jiān)測信息會越來越多。

2)信息資源實時動態(tài)性。

實時動態(tài)性是信息化最大最顯著的特點，水利工程會面對各式各樣的地形地質(zhì)條件，勘測技術(shù)雖然一直在進步，但是因為項目規(guī)模大且工期長，仍會存在不確定因素。如今信息系統(tǒng)的創(chuàng)建，可以對水利工程信息進行實時接收與查看，在一定程度上提高了水利信息資源的利用率。

3)信息資源管理智能化。

智能化管理也是水利工程信息化的一個重要體現(xiàn)，將水利工程實施過程中產(chǎn)生的重要內(nèi)容信息化，通過軟件能夠?qū)@些信息儲存、分類、處理、加工、優(yōu)化，這樣各參與方能夠根據(jù)自己所需來使用。如果在今后的發(fā)展中能夠產(chǎn)生一個完整統(tǒng)一的系統(tǒng)，能夠很大程度上解決各方信息斷層或交流不及時的問題，更利于水利工程現(xiàn)代化的發(fā)展。

1.2 BIM在水利工程中的應(yīng)用

采用BIM技術(shù)有效地解決了工程信息流失及管理不足等問題，對水利工程的發(fā)展有著重要意義。將BIM技術(shù)引入水利工程的第一步就是建立水工信息模型，張超等[1]通過涵閘的模型建立，探出了BIM技術(shù)在水利水電工程應(yīng)用實踐的重要一步。隨后BIM技術(shù)向水利水電工程其他方向發(fā)展，李宗宗等[2]根據(jù)水利工程施工特點，分析了BIM技術(shù)在水利水電工程施工應(yīng)用過程中所遭遇的困難，初步總結(jié)了BIM技術(shù)在水利水電工程施工的優(yōu)勢以及應(yīng)用思路，并表示BIM技術(shù)在該領(lǐng)域有良好的發(fā)展前景。苗倩[3]以Navisworks軟件為開發(fā)平臺，研究了水工建筑的三維可視化建模方法，創(chuàng)建了水利水電工程動態(tài)施工可視化仿真系統(tǒng)。趙繼偉[4]分析了當前水利工程信息特點與管理模式，建立基于BIM的信息體系框架，構(gòu)建了水利工程信息模型，開發(fā)基于信息模型的HPIM集成平臺。杜成波[5]通過分析水利水電工程項目特點，既研究了水利工程信息模型的建立，又包含了信息模型共享管理以及使用的主要過程等。李德等[6]根據(jù)水利水電行業(yè)涉及的專業(yè)和包含的工程流程，詳細介紹了BIM技術(shù)的應(yīng)用價值，從長遠來看，推動BIM的發(fā)展能使水利水電行業(yè)獲得更高的收益，對實現(xiàn)參建各方的互通具有重要意義?？偟膩砜?，投入更多的資源推動BIM技術(shù)應(yīng)用，能夠促進BIM產(chǎn)業(yè)的成熟，才能從中獲得更多的價值，進一步地推動我國水電現(xiàn)代化的建設(shè)，最終可以形成水利水電行業(yè)技術(shù)發(fā)展的良性循環(huán)。

2 BIM技術(shù)優(yōu)勢及構(gòu)建方法

BIM以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，將水利工程生命周期內(nèi)產(chǎn)生的各種信息加入到模型中，便于水利工程的可視化管理和對方案變更、技術(shù)問題的及時處理。

2.1 BIM技術(shù)優(yōu)勢

BIM的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：一是將水工設(shè)計從傳統(tǒng)的二維圖紙轉(zhuǎn)變到三維模型中來，實現(xiàn)各參與方之間的信息互通，從根本上解決 “信息孤島”問題；二是實時建立水利工程立體模型，有針對地深化節(jié)點設(shè)計，實現(xiàn)三維協(xié)同設(shè)計，優(yōu)化不合理的施工流程，大大提升了工程設(shè)計效率；三是可推演出水利工程動態(tài)施工的三維模擬動畫過程，進行虛擬施工，實現(xiàn)多維施工管理，并對預(yù)測過的施工情況提出針對性的解決措施；四是能夠管理水利工程施工環(huán)節(jié)所使用的工程材料，全方位統(tǒng)計處理的信息化數(shù)據(jù)，有效提高水利工程施工管理效率。

2.2 信息模型構(gòu)建

要創(chuàng)建一個完整的水利工程信息模型，首先要對該水利工程按照不同專業(yè)和建筑物的類型進行劃分，確定這個水工模型中各個專業(yè)的子模型。其次，根據(jù)工程信息確定好整個模型的標高跟軸網(wǎng)，以便于子模型的放置裝配。隨后，確定構(gòu)件的特征參數(shù)以及合理的建模順序，通過拉伸、放樣、布爾運算等操作進行建模，將構(gòu)件裝配組裝成子模型，對于一些非參數(shù)化的子模型如地形模型，則需要較為復(fù)雜的建模過程。最后將各個子模型根據(jù)軸網(wǎng)標高放置，形成一個完整的三維實體信息模型。

3 結(jié)語

BIM技術(shù)根據(jù)水利工程規(guī)模大、工期長、技術(shù)復(fù)雜等特點可充分發(fā)揮其強大的三維建模能力，可實現(xiàn)水利工程全生命周期內(nèi)的進度管理，加強信息化交流與管控，從而有效促進水利設(shè)計的效率和水平，同時又能實時管理施工進度和安全問題。未來應(yīng)投入更多的資源推動BIM技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)其應(yīng)用價值與經(jīng)濟價值，進一步地推動我國水電現(xiàn)代化的建設(shè)。