水利工程信息與BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

張羽

摘?要：水利工程是我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施，具有建設(shè)周期長(zhǎng)、投資大、技術(shù)復(fù)雜、規(guī)模大等特點(diǎn)。水利工程在工程建設(shè)過(guò)程中決定了信息類(lèi)型的多樣性和復(fù)雜性。工程信息是管理和決策的重要依據(jù)。信息的復(fù)雜性增加了工程管理的難度，降低了管理的效率。因此，加強(qiáng)對(duì)信息集成技術(shù)的研究具有十分重要的意義。介紹了BIM技術(shù)，分析了項(xiàng)目信息管理中存在的問(wèn)題，探討了BIM技術(shù)下管理模式的構(gòu)建和措施，闡述了BIM技術(shù)在實(shí)際項(xiàng)目案例中提高效率的體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：水利工程;BIM技術(shù);應(yīng)用研究

1?BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)起源于建筑計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它以工程的分類(lèi)信息為基礎(chǔ)，建立一個(gè)三維的建筑模型，將工程的規(guī)劃、施工、后期維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)的信息集成在一起。BIM技術(shù)的目標(biāo)是統(tǒng)一工程項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程，為參與方提供工作平臺(tái)，以推動(dòng)信息化發(fā)展，預(yù)防施工周期爭(zhēng)端的出現(xiàn)。另一方面，該技術(shù)作為虛擬建模技術(shù)，包含著工程項(xiàng)目所有信息模型、信息間的組織行為，通過(guò)將行為模型、信息模型結(jié)合在一起，使數(shù)據(jù)信息經(jīng)由信息層、行為層到達(dá)管理層，這樣一來(lái)，不但能夠動(dòng)態(tài)化地管理項(xiàng)目信息，還能為各施工階段及時(shí)提供信息，從而建立精確性的數(shù)據(jù)模型，時(shí)刻管控施工進(jìn)程。

2?BIM模型的構(gòu)建

2.1?地形BIM模型的構(gòu)建

地形模型是描述工程施工總平面布置的基礎(chǔ)，是所有建筑物和施工活動(dòng)的場(chǎng)所，也是地形開(kāi)挖的受體。本文利用BIM建模軟件實(shí)現(xiàn)了水利工程的地形建模。首先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，仔細(xì)檢查河流地形的等高線(xiàn)，對(duì)存在問(wèn)題的等高線(xiàn)進(jìn)行修改（避免最終地形模型與實(shí)際情況的偏差），檢查后根據(jù)等高線(xiàn)生成曲面。曲面創(chuàng)建主要使用不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）來(lái)描述，三角網(wǎng)是由組成曲面三角剖分的三角形組成，通過(guò)對(duì)某高程點(diǎn)所在三角形的頂點(diǎn)高程進(jìn)行高程值的內(nèi)插計(jì)算得到的就是曲面高程，這種曲面是缺省的曲面，適用于由不規(guī)則分布的采樣數(shù)據(jù)得到的多變復(fù)雜的曲面，能充分表現(xiàn)地形的高低起伏變化。再對(duì)曲面上高程過(guò)高或者過(guò)低的錯(cuò)誤點(diǎn)進(jìn)行修改，最終生成所需要的地形模型。對(duì)修改好的地形再次進(jìn)行分析修改，最終形成符合工程實(shí)際的地形。

2.2?水利工程建筑物BIM模型的構(gòu)建

建立面向?qū)嶋H工程設(shè)計(jì)的數(shù)字信息模型是實(shí)現(xiàn)可視化仿真技術(shù)的基礎(chǔ)。水利工程與一般建設(shè)工程具有不同的特點(diǎn)，其建模順序、方法和要求也不同。目前，一些地方有關(guān)部門(mén)已經(jīng)出臺(tái)了建筑工程應(yīng)用BIM技術(shù)的相關(guān)規(guī)定，但對(duì)水利工程沒(méi)有相關(guān)規(guī)定。本文建立水利工程BIM模型的步驟如下：

2.2.1 根據(jù)BIM技術(shù)負(fù)責(zé)人的需求，確定了模型的應(yīng)用階段，進(jìn)而確定了模型的建模精度。將建筑工程模型精度等級(jí)劃分為lod100～lod500。水利工程模型的精度劃分還沒(méi)有詳細(xì)定義，可以參考建設(shè)項(xiàng)目的BIM模型精度劃分。BIM模型精細(xì)度越高，包含參數(shù)信息越多，花費(fèi)人力、時(shí)間越多，同時(shí)，受制于現(xiàn)階段BIM技術(shù)水平，綜合考慮水利工程受氣候影響大、工期長(zhǎng)的特點(diǎn)，研究中模型等級(jí)多以L(fǎng)OD300為準(zhǔn)。施工圖階段設(shè)計(jì)信息詳細(xì)，可根據(jù)設(shè)計(jì)信息完成水利工程設(shè)計(jì)地形、建筑工程、施工臨時(shí)工程和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的建模，為設(shè)計(jì)碰撞、進(jìn)度管理、技術(shù)交底等提供參考。后期的信息化管理也可在該精度基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善。

2.2.2 了解工程概況，搜集各專(zhuān)業(yè)完善的CAD圖紙，認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)總說(shuō)明，了解工程建設(shè)具體要求。

2.2.3 進(jìn)行人員分工和項(xiàng)目分解。水工建筑物的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和尺寸與建筑物所在的地形、地質(zhì)、水文等條件密切相關(guān)。設(shè)計(jì)和選擇都是獨(dú)一無(wú)二的，組件也不是通用的。在BIM建模過(guò)程中，構(gòu)件被稱(chēng)為“族”。通過(guò)模型試驗(yàn)證明，水利工程BIM建模應(yīng)建立以族為單元的構(gòu)件，并最終組裝構(gòu)件，形成完整的水工結(jié)構(gòu)模型。因此，水利工程建模工作開(kāi)始之前，首先要對(duì)水工建筑物以可劃分為族的構(gòu)件為單位進(jìn)行項(xiàng)目分解。由于BIM軟件本身的限制，在對(duì)建筑物進(jìn)行族的劃分時(shí)，應(yīng)盡量分解到最小單元，方便后期施工模擬的進(jìn)行。

2.2.4 對(duì)于模型進(jìn)行圖形管理和信息管理。圖形管理主要包括模型配色和線(xiàn)型要求，模型信息管理主要包括模型的幾何信息和非幾何信息，幾何信息包括形狀、尺寸、坐標(biāo)等。非幾何信息包括項(xiàng)目參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、生產(chǎn)廠(chǎng)家、成本價(jià)格、運(yùn)維信息等。

3?水利工程信息化及應(yīng)用

信息化是指充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和信息資源，充分挖掘人的智力和物質(zhì)資源潛力，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到更高水平的歷史過(guò)程。大力推進(jìn)水利信息化建設(shè)，就是要發(fā)展更好的技術(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(guó)家信息化建設(shè)的要求。

3.1?水利工程信息特點(diǎn)

3.1.1 信息資源巨大且種類(lèi)繁多。

在整個(gè)建設(shè)過(guò)程中，水利工程將產(chǎn)生地質(zhì)水文勘察階段、建設(shè)工程設(shè)計(jì)階段、建設(shè)階段、監(jiān)測(cè)管理階段等多種信息，也將涉及多個(gè)部門(mén)、多個(gè)專(zhuān)業(yè)。項(xiàng)目逐步推進(jìn)后，將逐步細(xì)化到各個(gè)方面，提供越來(lái)越多的投標(biāo)、合同、設(shè)計(jì)圖紙、施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)資料等商務(wù)文件。

3.1.2 信息資源實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性。

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性是信息化最大最顯著的特點(diǎn)，水利工程會(huì)面對(duì)各式各樣的地形地質(zhì)條件，勘測(cè)技術(shù)雖然一直在進(jìn)步，但是因?yàn)轫?xiàng)目規(guī)模大且工期長(zhǎng)，仍會(huì)存在不確定因素。如今信息系統(tǒng)的創(chuàng)建，可以對(duì)水利工程信息進(jìn)行實(shí)時(shí)接收與查看，在一定程度上提高了水利信息資源的利用率。

3.1.3 信息資源管理智能化。

智能化管理也是水利工程信息化的重要體現(xiàn)。它可以通過(guò)軟件對(duì)這些信息進(jìn)行存儲(chǔ)、分類(lèi)、處理、處理和優(yōu)化，使所有參與者都能根據(jù)自己的需要使用這些信息。如果能在今后的發(fā)展中形成一個(gè)完整統(tǒng)一的體系，就可以在很大程度上解決信息失誤或各方溝通不及時(shí)的問(wèn)題，更有利于水利工程現(xiàn)代化的發(fā)展。

3.2?BIM在水利工程中的應(yīng)用

BIM技術(shù)能有效解決工程信息丟失和管理不足的問(wèn)題，對(duì)水利工程的發(fā)展具有重要意義。水利工程中引入BIM技術(shù)的第一步是建立水利信息模型。通過(guò)涵閘模型的建立，揭示了BIM技術(shù)在水利水電工程中應(yīng)用的重要步驟。隨后BIM技術(shù)向水利水電工程其他方向發(fā)展，根據(jù)水利工程施工特點(diǎn)，分析了BIM技術(shù)在水利水電工程施工應(yīng)用過(guò)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(shì)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。以Navisworks軟件為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，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(dòng)態(tài)施工可視化仿真系統(tǒng)。分析了當(dāng)前水利工程信息特點(diǎn)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(kāi)發(fā)基于信息模型的HPIM集成平臺(tái)。通過(guò)分析水利水電工程項(xiàng)目特點(diǎn)，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(guò)程等。根據(jù)水利水電行業(yè)涉及的專(zhuān)業(yè)和包含的工程流程，詳細(xì)介紹了BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，推動(dòng)BIM的發(fā)展能使水利水電行業(yè)獲得更高的收益，對(duì)實(shí)現(xiàn)參建各方的互通具有重要意義?？偟膩?lái)看，投入更多的資源推動(dòng)BIM技術(shù)應(yīng)用，能夠促進(jìn)BIM產(chǎn)業(yè)的成熟，才能從中獲得更多的價(jià)值，進(jìn)一步地推動(dòng)我國(guó)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)。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于水利工程建設(shè)來(lái)講，BIM技術(shù)的應(yīng)用在提高工程質(zhì)量、降低工程成本、加快施工效率等方面，都發(fā)揮了重要作用，有效保證了水利工程功能的良好性，與傳統(tǒng)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方式相比有著巨大的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為了水利工程未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)做好水利工程的勘察工作，根據(jù)工程特點(diǎn)及建設(shè)需求，選擇合適的BIM軟件，并科學(xué)搭建BIM技術(shù)平臺(tái)，進(jìn)而才能更好的服務(wù)于水利工程建設(shè)，促進(jìn)我國(guó)水利事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]張超.BIM技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用初探[J].江蘇水利，2018（04）：14.

[2]韓笑.BIM技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用淺[J].工程技術(shù)：引文版，2017（02）：239.

[3]李麗.關(guān)于BIM技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用分析與認(rèn)識(shí)[J].農(nóng)家參謀，2017（19）：211.

[4]韓麗偉.BIM技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（28）：172-173.