浅析水利工程中BIM技术的应用研究

何桂女

江西省裕丰水利水电建设有限公司

浅析水利工程中BIM技术的应用研究

何桂女

江西省裕丰水利水电建设有限公司

水利工程具有地形条件复杂、设计选型独特、涉及专业广等特点，存在图纸信息繁冗、工程枢纽布置复杂、土方量计算不精确的问题，针对这些问题提出构建水利工程信息模型的方法，通过绘制水利工程的地形以及水工建筑物BIM模型，完整实现水利工程仿真信息的数字化查询，并结合多款BIM软件协同完成水利工程的枢纽布置、土方量计算。

BIM技术；水利工程

一、BIM模型的构建

1.1 地形BIM模型的构建

地形模型是描述工程施工总布置的基础，是所有建筑物及施工活动的场所，也是地形开挖的受体，本文采用BIM建模软件实现水利工程项目地形的建模。首先，对原始数据资料进行分析，对河道地形等高线仔细检查，修改有问题的等高线，然后根据检查后的等高线创建曲面。再对曲面上高程过高或者过低的错误点进行修改，最终生成所需要的地形模型。对修改好的地形再次进行分析修改，最终形成符合工程实际的地形。

1.2 水利工程建筑物BIM模型的构建

建立一个真实描述工程设计的数字信息模型，是实现可视化仿真技术的基础。水利工程与普通建筑工程不同的特点，其建模顺序、方法、要求也有所不同，目前一些地方相关部门对于建筑工程运用BIM技术出台了相关规定，但还没有针对水利工程相关规定，本文针对水利工程的构建BIM模型的步骤如下：

⑴根据BIM技术主导方的需要确定模型应用阶段，进而确定建模精度。建筑工程的模型精度等级分为LOD100∽LOD500。水利工程模型精度划分还未有详细界定，可以参照建筑项目BIM模型精度划分。BIM模型精细度越高，包含参数信息越多，花费人力、时间越多，同时，受制于现阶段BIM技术水平，综合考虑水利工程受气候影响大、工期长的特点，研究中模型等级多以LOD30为准。

⑵了解工程概况，搜集各专业完善的CAD图纸，认真阅读设计总说明，了解工程建设具体要求。

⑶进行人员分工，各自做好项目分解。水工建筑物的型式、构造和尺寸，与建筑物所在地的地形、地质、水文等条件密切相关，设计选型独特，各构件不具有通用性。由于BIM软件本身的限制，在对建筑物进行族的划分时，应尽量分解到最小单元，方便后期施工模拟的进行。

⑷对于模型进行图形管理和信息管理。图形管理主要包括模型配色和线型要求，模型信息管理主要包括模型的几何信息和非几何信息，几何信息包括形状、尺寸、坐标等。非几何信息包括项目参数、设备参数、生产厂家、成本价格、运维信息等。

⑸采用BIM软件，结合各专业图纸严格按照设计构建BIM模型，在建模过程中发现的图纸问题，要对图号、轴网等进行详细记录。经相关单位同意后，对原设计错漏问题进行修改的，修改前后模型都应保留。

⑹BIM模型质量审核。BIM模型建成以后，要进行质量审核。审核内容包括：模型是否达到最初设定的建模标准；构件定位是否准确；关键节点是否与图纸一致等。

二、BIM模型的应用

2.1 基于地形BIM模型的土方量计算

水利工程一般地形条件复杂，挖填土方量大，土方量计算精度对项目工程量的计算影响重大，利用数字地形模型，既可直观地查看场地的三维效果，也可用于土方计算、纵横断面绘制等设计与计算功能。BIM技术提供的土方量计算方法建立在与实际地形完全吻合的BIM模型上，首先绘制原始地形曲面模型和设计曲面模型，这两个空间三维曲面会产生交点并连接成线，交线即原始地形曲面与施工设计曲面的交汇线，所包围的空间体积即为需要开挖或者填筑的土方量进而生成体积曲面。基于BIM技术的原始地形曲面和设计地形曲面是动态关联的，在方案选择阶段可在模型基础上快速进行土方的开挖和填筑实验，准确计算土方的开挖和填筑量，从而选出最佳土方开挖方案。

2.2 水工建筑物BIM模型的应用

⑴基于水工建筑物BIM模型的枢纽布置。水利工程枢纽布置的任务是确定各建筑物在平面和高程上的布置。水利工程的枢纽布置直接影响到施工场地的布局，合理确定枢纽中各组成建筑物之间的相互位置，对于找到最佳的临时设施位置，使现场人员和设备运距最小化，从而节省工程量、方便施工、缩短工期有重要意义。在方案比选阶段建立各水工建筑物的BIM模型，并结合地形的BIM模型形成完整的项目总体沙盘，能使决策人员直观地了解各水工建筑物之间、各水工建筑物与周围地形条件之间的制约关系。同时，基于参数的BIM模型可在空间位置任意移动，能够实现一处更改，处处更改，使每一种决策方都成为一个完整可视的沙盘，据Autodesk公司统计，可视化可提高企业竞争力66%，减少50%～70%的信息请求，缩短5%～10%的施工周期，减少20%～25%的各专业协调时间。

⑵BIM模型信息的应用。一个建筑信息模型是一个单一的、完整一致的建筑信息数据库，建立完整的项目BIM数据信息，使工程构件参数化，从而实现工程项目管理信息化和技术信息化。

①管理信息化。建筑施工过程是一项典型的协同工作，不同专业、不同职责的施工主体之间需要进行信息共享和交流。BIM模型包含的信息可实现工程档案可视化、关联化、高效率化管理，为项目建设过程中的信息交换、共享和集成化管理提供了有效平台。因此，使用BIM技术建设一个项目的中央存储库，可彻底改变项目整个生命周期的信息管理模式。水利工程投资大，使用年限长，人员流动大，一些隐蔽工程的信息流失严重，基于BIM技术的信息管理平台可保证这些信息的完整性、准确性和可追溯性。同时，基于BIM技术的应急管理包括：预防、警报和准确定位，避免在事故发生后翻看繁多复杂的图纸而延误最佳救援时间。

②技术信息化。水利工程施工条件复杂，工程量大，施工难点多，目前，我国水利工程施工技术水平普遍较低。BIM技术作为一种对建筑物物理和功能特性进行数字描述的信息库，BIM模型在工程设计、施工等过程中支持多种应用，对于一个完整使用BIM技术的工程来说，不仅包括虚拟的三维可视化模型，也应该包括可视化的施工任务和施工顺序，这些信息对于施工任务的安排以及施工进度计划的确定将起到至关重要的作用，同时，模型包含的建筑物本身的定量信息会直接链接到相关的成本数据库，对于项目建设前期的投资控非常有利，精细度级别越高的模型，项目的成本估算越精确。从项目设计阶段到施工阶段的BIM模型包含不同的信息。

[1张建平，李丁，林佳瑞，等.BIM在工程施工中的应用[J].施工技术，2012(16)：10-17.

[2]苗倩.BIM技术在水利水电工程可视化仿真中的应用[J].水电能源科学，2012(10)：139-142.