數(shù)字化時(shí)代水利水電工程施工技術(shù)的優(yōu)化分析

樊忠成，李國(guó)寧主編

中國(guó)水利水電出版社出版

《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和２０３５ 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》明確提出，要加快數(shù)字化發(fā)展，建設(shè)數(shù)字中國(guó)。水利部《關(guān)于大力推進(jìn)智慧水利建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》也提出，要按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力” 要求，加快推進(jìn)水利水電工程技術(shù)優(yōu)化改造。隨著數(shù)字化時(shí)代來(lái)臨，水利水電行業(yè)積極響應(yīng)政策號(hào)召、順應(yīng)時(shí)代浪潮，將新技術(shù)引入工程實(shí)踐，提高水利水電工程施工標(biāo)準(zhǔn)化、信息化水平，提高水利水電工程建設(shè)質(zhì)量。中國(guó)水利水電出版社出版的《水利水電工程ＢＩＭ 數(shù)字化應(yīng)用》一書(shū)介紹了數(shù)字化時(shí)代新技術(shù)在水利水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)施工中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了數(shù)字化時(shí)代將新技術(shù)融入水利水電工程施工的方法，為水利水電工程施工技術(shù)優(yōu)化提供了理論依據(jù)和實(shí)踐參考。

《水利水電工程ＢＩＭ 數(shù)字化應(yīng)用》由技術(shù)篇、管理篇和案例篇三個(gè)部分組成。技術(shù)篇介紹了以ＢＩＭ（ＢｕｉｌｄｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ，建筑信息模型）技術(shù)為代表的水利水電工程施工技術(shù)在多個(gè)水利水電工程項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)例；管理篇講述了水利水電工程中利用ＢＩＭ 技術(shù)的項(xiàng)目實(shí)施方案及ＢＩＭ 私有云搭建前后的投資對(duì)比等；案例篇詳細(xì)總結(jié)了數(shù)字化時(shí)代ＢＩＭ 技術(shù)在引烏入通工程、琥珀溝水庫(kù)工程等項(xiàng)目中的應(yīng)用。

ＢＩＭ 技術(shù)被廣泛應(yīng)用于水利水電工程建設(shè)過(guò)程中，包括施工前期規(guī)劃設(shè)計(jì)和成本控制、施工后期的維護(hù)修復(fù)等，使水利水電工程施工技術(shù)得到優(yōu)化。水利水電工程施工中，ＢＩＭ 以數(shù)字模擬、相互聯(lián)系性與可視性為特點(diǎn)，在工程施工前期進(jìn)行３Ｄ 建模，并加入時(shí)間維度，方便工程施工人員制定應(yīng)急預(yù)案，對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行整體把控；將水利水電工程項(xiàng)目每個(gè)環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系起來(lái)，用云端共享數(shù)據(jù)的方式將工程信息分享給每個(gè)項(xiàng)目人員，完成多人協(xié)同工作。下文以數(shù)字化時(shí)代為背景，從工程模擬現(xiàn)實(shí)、工程安全構(gòu)建、工程治理三個(gè)方面入手，簡(jiǎn)要說(shuō)明數(shù)字化時(shí)代水利水電工程施工技術(shù)的優(yōu)化。

工程模擬現(xiàn)實(shí)是基于數(shù)字化時(shí)代的新技術(shù)——ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）、ＡＲ（ Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)）與三維仿真技術(shù)衍生而來(lái)的工程技術(shù)。工程模擬現(xiàn)實(shí)采用虛擬現(xiàn)實(shí)和結(jié)構(gòu)仿真等方式，在多種數(shù)字技術(shù)軟件的協(xié)同群組工作下，建立工程模型、模擬施工過(guò)程。與傳統(tǒng)二維圖紙不同，工程模擬現(xiàn)實(shí)先利用數(shù)字軟件建模，再利用軟件創(chuàng)設(shè)虛擬工程施工環(huán)境，隨后定義數(shù)學(xué)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，根據(jù)運(yùn)動(dòng)關(guān)系設(shè)定運(yùn)動(dòng)順序，接著模擬工程施工過(guò)程、分析模擬結(jié)果、判斷是否滿足需求。若不滿足需求，則調(diào)整參數(shù)或方案，重新定義運(yùn)動(dòng)關(guān)系；若滿足需求，則進(jìn)行綜合分析，判斷是否為最優(yōu)方案，最終選定方案并執(zhí)行下一步。以上過(guò)程完成后，可以對(duì)施工方案進(jìn)行實(shí)時(shí)交互模擬，方便工程項(xiàng)目人員掌握施工過(guò)程中各個(gè)階段的實(shí)況，完善與改進(jìn)施工方案，提高施工效率。水利水電工程耗資較大，工程模擬現(xiàn)實(shí)先試后建的特點(diǎn)有助于降低施工過(guò)程中的返工率，有效解決傳統(tǒng)平面圖紙審校時(shí)間長(zhǎng)、效率低、不易發(fā)現(xiàn)缺陷的問(wèn)題，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)和成本過(guò)高的情況。

傳統(tǒng)安全管理方式方法與水利水電工程施工脫節(jié)，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患。數(shù)字化時(shí)代，水利水電工程安全構(gòu)建技術(shù)得到優(yōu)化，相比傳統(tǒng)安全管理優(yōu)勢(shì)更加明顯，具體體現(xiàn)在數(shù)字軟件可以計(jì)算水利水電工程施工過(guò)程中的安全表現(xiàn)參數(shù)，規(guī)避諸多安全風(fēng)險(xiǎn)。以《水利水電工程ＢＩＭ 數(shù)字化應(yīng)用》中提到的基于ＢＩＭ 技術(shù)的灌區(qū)典型建筑物項(xiàng)目為例，灌區(qū)項(xiàng)目施工一般會(huì)使用塔式起重機(jī)，其起升高度和質(zhì)量較大，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)和行走的慣性較大，是施工過(guò)程中較為危險(xiǎn)的機(jī)械，每年全國(guó)各地因塔機(jī)發(fā)生事故的新聞很多。數(shù)字化時(shí)代，工程安全構(gòu)建技術(shù)經(jīng)過(guò)全方位優(yōu)化，只要在程序內(nèi)輸入相應(yīng)代碼，就能提前確定塔機(jī)回轉(zhuǎn)半徑，確定塔機(jī)與周?chē)邏弘娋€和高層建筑物等設(shè)施的安全距離，４Ｄ 模擬識(shí)別墜落風(fēng)險(xiǎn)，監(jiān)測(cè)施工實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，輔助工程項(xiàng)目人員定期模擬安全規(guī)劃建設(shè)活動(dòng)，能在節(jié)省工程建設(shè)成本的同時(shí)，為工程項(xiàng)目人員的生命安全提供有力保障。

與傳統(tǒng)的工程治理不同，數(shù)字化時(shí)代水利水電工程施工可靈活運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)和專業(yè)軟件平臺(tái)，集成分析施工各環(huán)節(jié)信息，提高溝通效率，開(kāi)展高效工程治理。在實(shí)際使用中，先制訂項(xiàng)目計(jì)劃，確定工程進(jìn)度、成本、所需資源等；隨后通過(guò)三維可視化技術(shù)布局場(chǎng)地、規(guī)劃施工線路；最后進(jìn)行管線綜合、碰撞檢測(cè)等工作，并對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢查和驗(yàn)收。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)水利水電工程治理技術(shù)優(yōu)化，可將模型直接運(yùn)用于施工設(shè)計(jì)階段，減少重復(fù)建模工作，精準(zhǔn)施工計(jì)劃和預(yù)算成本，優(yōu)化協(xié)調(diào)，減少實(shí)際施工時(shí)的錯(cuò)誤。

在數(shù)字化時(shí)代，各項(xiàng)新興技術(shù)不斷發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)＋” 全面來(lái)臨，水利水電工程施工只有持續(xù)跟進(jìn)信息技術(shù)發(fā)展步伐，推進(jìn)“ＢＩＭ＋”建設(shè)，才不會(huì)落后于社會(huì)前進(jìn)的腳步，為水利水電事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展添磚加瓦。

作者簡(jiǎn)介：梅雄（１９８５—），男，湖北松滋人，河南省地礦建設(shè)工程（集團(tuán)）有限公司高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樗姽こ?/p>