BIM技術(shù)在水電站工程中的應(yīng)用優(yōu)勢分析

喻言

摘要：BIM技術(shù)是工程信息化發(fā)展的重要方向，將其運(yùn)用于水電站工程中可有效解決設(shè)計(jì)計(jì)算工作量大、施工技術(shù)復(fù)雜、不同部門協(xié)調(diào)難度大等問題，有效提高施工環(huán)境、進(jìn)度以及成本管理效率、水平。本文首先對BIM技術(shù)概念進(jìn)行了簡要分析，其后詳細(xì)探討了BIM技術(shù)在水電站工程中的應(yīng)用優(yōu)勢，最后圍繞工程案例展開分析，以期可供參考。

Abstract： BIM technology is an important direction for the development of engineering informatization. Its application in hydropower projects can effectively solve the problems of large design and calculation workload， complex construction technology and difficult coordination between different departments， and effectively improve the construction environment， schedule， cost management efficiency and level. This article briefly analyzes the concept of BIM technology， then discusses the advantages of BIM technology in hydropower projects in detail， and finally analyzes engineering cases for reference.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);水電站;應(yīng)用優(yōu)勢;工程案例

Key words： BIM technology;hydropower station;application advantage;engineering case

中圖分類號：TV736? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）27-0203-02

0? 引言

我國是一個水資源豐富的國家，基于清潔能源發(fā)展要求，我國水電站修建規(guī)模不斷擴(kuò)大，結(jié)合最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，2019年我國水力發(fā)電量增至13019億千瓦時(shí)，占全國發(fā)電量的17.8%。從我國水電站修建情況來看，其往往投資規(guī)模大、設(shè)計(jì)施工要求高、管理難度大，對此本文從BIM技術(shù)的運(yùn)用角度出發(fā)展開分析，通過BIM技術(shù)輔助水電站設(shè)計(jì)、施工與管理，有效減少設(shè)計(jì)誤差、協(xié)調(diào)各施工單位之間的協(xié)作，保證水電站工程順利實(shí)施。

1? BIM技術(shù)概念

建筑信息模型（Building Information Modeling）簡稱 BIM，主要是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫，不僅包含描述建筑物構(gòu)件的幾何信息、專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，還包含了非構(gòu)件對象（如空間、運(yùn)動行為）的狀態(tài)信息。

近些年，我國工程建設(shè)領(lǐng)域中一直大力推廣BIM技術(shù)的運(yùn)用，尤其是對于水電站工程而言，其規(guī)模大、投資高、施工條件復(fù)雜，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工與管理方法的運(yùn)用，往往難以滿足水電項(xiàng)目高效、精確作業(yè)需求，而通過BIM技術(shù)的運(yùn)用可實(shí)現(xiàn)多維數(shù)字化管理，以三維模型為核心，通過數(shù)據(jù)集成、仿真模擬，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全過程監(jiān)測與管理。對此，加強(qiáng)BIM 技術(shù)在水電站工程中的應(yīng)用研究具有重要意義。

2? BIM技術(shù)在水電站工程中的應(yīng)用優(yōu)勢

在水電站工程中，通過對 BIM技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，可以起到非常好的效果，其主要優(yōu)勢可以在如圖1幾點(diǎn)體現(xiàn)。

2.1 規(guī)劃階段

BIM技術(shù)在水電站工程規(guī)劃階段的運(yùn)用優(yōu)勢在于，可以提供現(xiàn)場狀況建模、成本估算、空間規(guī)劃、場地分析等功能，通過構(gòu)建三維可視化模型，輔助實(shí)施空間規(guī)劃、場地布置方案的比選;利用BIM技術(shù)可在規(guī)劃階段自動生成工程量，并進(jìn)行工程概算，由此明確水電站項(xiàng)目成本信息，為項(xiàng)目決策提供可靠依據(jù)。

2.2 設(shè)計(jì)階段

BIM技術(shù)在水電站工程設(shè)計(jì)階段的運(yùn)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在所有的設(shè)計(jì)成果均可通過三維可視化的方式展現(xiàn)，具體如圖2所示。通過BIM技術(shù)的運(yùn)用，可改變水電站工程傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)協(xié)同涉及，減少設(shè)計(jì)中的錯誤，提高設(shè)計(jì)效率;BIM軟件還可進(jìn)行性能分析、結(jié)構(gòu)分析、工程算量，實(shí)現(xiàn)三維渲染出圖，設(shè)計(jì)成果朝著信息化、智能化的方向發(fā)展。

2.3 施工階段

水電站工程施工工程量大、技術(shù)要求高，管理相對較為復(fù)雜，施工參與各方極易因此信息溝通不暢出現(xiàn)“信息孤島”的情況，導(dǎo)致各種質(zhì)量、安全、進(jìn)度問題的出現(xiàn)。借助BIM技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對水電站工程各階段信息的集成，方便各個參建單位查詢、監(jiān)控，有效加強(qiáng)各方的信息溝通，提高工程信息化管理程度，在成本、質(zhì)量、安全、進(jìn)度管理等方面效果均較好。

2.4 運(yùn)維階段

對于水電站工程而言，運(yùn)維也是一個重要的階段，直接關(guān)系到項(xiàng)目的社會、經(jīng)濟(jì)效益。BIM技術(shù)在運(yùn)維階段的運(yùn)用優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在BIM系統(tǒng)與運(yùn)營維護(hù)系統(tǒng)的結(jié)合方面，BIM包含水電站工程設(shè)計(jì)、施工階段所有信息，可通過與RFID技術(shù)的幾何，實(shí)現(xiàn)對水電站建筑物內(nèi)構(gòu)件、設(shè)備的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)水電站運(yùn)行質(zhì)量、安全隱患，保證其運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性。

3? 工程案例

3.1 工程概況

本項(xiàng)目為Ⅰ等大（1）型水電站工程，以發(fā)電為主，兼顧防洪，并具有改善上游河段通航條件等作用。電站總裝機(jī)容量10200MW，水庫正常蓄水位975m，總庫容74.08億m3。工程勘測階段采用地質(zhì)BIM技術(shù)，極大地提高了工作效率、豐富了地質(zhì)工作手段，助力水電站米級精準(zhǔn)勘察。

3.2 BIM應(yīng)用亮點(diǎn)

①打通了勘察全過程地質(zhì)BIM技術(shù)。此水電經(jīng)實(shí)踐研究結(jié)合需求，自主開發(fā)了數(shù)字化采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、三維地質(zhì)建模系統(tǒng)、GIS綜合管理平臺等軟件，打通了地質(zhì)勘察全過程BIM技術(shù)。

②頂層設(shè)計(jì)海量數(shù)據(jù)的采集和存儲、維護(hù)、交互形式。數(shù)字化采集系統(tǒng)主要包括無人機(jī)航測、傾斜攝影、地質(zhì)實(shí)景編錄、鉆孔APP、地質(zhì)測繪系統(tǒng)APP等，高效采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)庫;數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲模式和數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)交互形式，各環(huán)節(jié)地質(zhì)信息數(shù)字化存儲;一次錄入多種應(yīng)用，存儲基礎(chǔ)資料實(shí)時(shí)維護(hù)，既能出圖，也可進(jìn)行地質(zhì)綜合分析。

③提出了三維地質(zhì)建模不同地質(zhì)體針對性解決方案。水電站工程區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，傳統(tǒng)三維地質(zhì)建模方法難以解決所有難題;開發(fā)的三維地質(zhì)建模系統(tǒng)，研究了各地質(zhì)體針對性的三維建模解決方案。

④探索自動智能建模技術(shù)。通過算法自動識別尖滅和透鏡體，建立土層模型，該建模方法在水電站庫區(qū)移民工程安置房項(xiàng)目應(yīng)用較多，建模效率高且保證精度，大大節(jié)省了工期。

⑤完善的質(zhì)量控制體系和成果校審機(jī)制。信息入庫時(shí)詳細(xì)校核記錄地質(zhì)信息與地質(zhì)過程，進(jìn)行過程質(zhì)量控制;通過各級不同方法對模型進(jìn)行進(jìn)行校審;完整的地質(zhì)BIM成果校驗(yàn)機(jī)制和過程控制機(jī)制，保證了水電站地質(zhì)BIM成果質(zhì)量。

⑥全地質(zhì)屬性數(shù)據(jù)交互協(xié)同應(yīng)用。開發(fā)了地質(zhì)BIM成果與CATIA、3DE數(shù)據(jù)接口;傳遞幾何屬性和地質(zhì)屬性，實(shí)現(xiàn)了全地質(zhì)屬性不丟失與設(shè)計(jì)專業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，設(shè)計(jì)人員不僅可以利用三維地質(zhì)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，還可以查看相關(guān)地質(zhì)信息，作為三維協(xié)同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)信息資料。

⑦成果大量應(yīng)用于勘測設(shè)計(jì)階段。通過地質(zhì)BIM成果進(jìn)行壩線方案比選，優(yōu)化導(dǎo)流洞布設(shè)方案，細(xì)化防滲帷幕方案;進(jìn)行施工開挖模擬、計(jì)算工程量、指導(dǎo)施工;利用地質(zhì)BIM成果在軟件中劃分網(wǎng)格，輸出進(jìn)行三維數(shù)值模擬。

4? 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)對于整個工程技術(shù)行業(yè)來說是一場新的變革，目前國內(nèi)基本實(shí)現(xiàn)了BIM設(shè)計(jì)、BIM施工、BIM運(yùn)維，貫穿工程項(xiàng)目全過程。水電站工程項(xiàng)目復(fù)雜、投入多、設(shè)計(jì)施工難度大，通過BIM技術(shù)的運(yùn)用可體現(xiàn)建設(shè)過程中各個階段的數(shù)據(jù)、資源，而通過這些信息項(xiàng)目的各參與方可以更加輕松的去對整個項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時(shí)的解讀，有利于其對項(xiàng)目進(jìn)行全面把控，真正實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的高效、有序落地。

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