bim技術在水電工程中的應用

bim技術在水電工程中的應用

來自專欄數字化工程建造

一、BIM在水電工程施工總布置設計中的應用

BIM是一個設施(建設項目)物理和功能特性的數字表達；是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息，為該設施從建設到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據的過程；在項目的不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協同作業。

1.總體規劃

AutoCADCivil3D強大地形處理功能，可幫助實現工程三維樞紐方案布置以及立體施工規劃，結合AIM快速直觀的建模和分析功能，則可輕鬆、快速幫助布設施工場地規劃，有效傳遞設計意圖，並進行多方案比選。

2.樞紐布置建模

樞紐布置、廠房機電等需由水工、機電、金屬結構等專業按照相關規定建立基本模型與施工總布置進行聯合布置。

2.1基礎開挖處理

結合AutoCADCivil3D建立的三角網數字地面模型，在壩基開挖中建立開挖設計曲面，可幫助生成準確施工圖和工程量。

2.2土建結構水工專業

利用AutodeskRevitArchitecture進行大壩及廠房三維體型建模，實現壩體參數化設計，協同施工組織實現總體方案布置。

2.3機電及金屬結構

機電及金屬結構專業在土建BIM模型的基礎上，利用AutodeskRevitMEP和AutodeskRevitArchitecture同時進行設計工作，完成各自專業的設計，在三維施工總布置中則可以起到細化應用的目的。

3.施工導流

導流建築物如圍堰、導流隧洞及閘閥設施等及相關布置由導截流專業按照規定進行三維建模設計，AutoCADCivil3D幫助建立準確的導流設計方案，AIM利用AutoCADCivil3D數據進行可視化布置設計，可實現數據關聯與信息管理。

4.場內交通

在AutoCADCivil3D強大的地形處理能力以及道路、邊坡等設計功能的支撐下，通過裝配模型可快速動態生成道路挖填曲面，可準確計算道路工程量，通過AIM可進行概念化直觀表達。

5.渣場與料場布置

在AutoCADCivil3D中，以數字地面模型為參照，可快速實現渣場、料場三維設計，並準確計算工程量，且通過AIM實現直觀表達及智能信息管理。

6.施工工廠

施工工廠模型包含場地模型和工廠三維模型，AutodeskInventor幫助參數化定義造型複雜施工機械設備，聯合AutoCADCivil3D可實現準確的施工設施部署，AIM則幫助三維布置與信息表達。

7.營地布置

施工營地布置主要包含營地場地模型和營地建築模型，其中營地建築模型可通過AutoCADCivil3D進行二維規劃，然後導入AIM進行三維信息化和可視化建模，可快速實現施工生產區、生活區等的布置，有效傳遞設計意圖。

8.施工總布置設計集成

BIM信息化建模過程中將設計信息與設計文件進行同步關聯，可實現整體設計模型的碰撞檢查、綜合校審、漫遊瀏覽與動畫輸出。其中，AIM將信息化與可視化進行完美整合，可以不僅提高了設計效率和設計質量，而且大大減少的不同專業之間協同和交流的成本。

9.施工總布置面貌

在進行施工總布置三維一體信息化設計中，通過BIM模型的信息化集成，可實現工程整體模型的全面信息化和可視化，而且通過AIM的漫遊功能可從壩體到整個施工區，快速全面了解項目建設的整體和細部面貌，並可輸出高清效果展示圖片及漫遊製作視頻文件。

二、BIM技術在水利工程造價中的應用

水利工程牽扯麵廣，投資大，專業性強，建築結構形式複雜多樣，尤其是水庫、水電站、泵站工程，水工結構複雜、機電設備多、管線密集，傳統的二維圖紙設計方法，無法直觀的從圖紙上展示設計的實際效果，造成各專業之間打架碰撞，導致設計變更、工程量漏記或重計、投資浪費等現象出現。

採用基於BIM技術的三維設計和協同設計技術為有效的解決上述問題提供了機遇。通過基於BIM技術的設計軟體，建立設計、施工、造價人員的協同工作平台，設計人員可以在不改變原來設計習慣的情況下，通過二維方法繪圖，自動生成三維建築模型，並為下游各專業提供含有BIM信息的布置條件圖，增加專業溝通，實現了工程信息的緊密連接。

由於水利工程造價具有大額性、個別性、動態性、層次性、兼容性的特點，BIM技術在水利建設項目造價管理信息化方面有著傳統技術不可比擬的優勢：

一是大大提高了造價工作的效率和準確性，通過BIM技術建立三維模型自動識別各類構件，快速抽調計算工程量，及時捕捉動態變化的結構設計，有效避免漏項和錯算，提高清單計價工作的準確性；

二是利用BIM技術的模型碰撞檢查工具優化方案、消除工藝管線衝突，造價工程師可以與設計人員協同工作，從造價控制的角度對工藝和方案進行比選優化，可有效控制設計變更，降低工程投資。

BIM技術的出現，使工程造價管理與信息技術高度融合，必將引發工程造價的一次革命性變革。目前，國內部分水利水電勘測設計單位已引進三維設計平台，並利用BIM技術實現了協同設計，在提高水利工程造價的準確性和及時性方面進行了有益探索，值得借鑒。

三、BIM在水利建設中應用實例

1.南水北調中線工程

在南水北調工程中，長江勘測規劃設計研究院（簡稱長江設計院）將建築信息模型BIM的理念引入其承建的南水北調中線工程的勘察設計工作中，並且由於AutoCADCivil3D良好的標準化、一致性和協調性，最終確定該軟體為最佳解決方案。利用Civil3D快速的完成勘察測繪、土方開挖、場地規劃和道路建設等的三維建模、設計和分析等工作，提高設計效率，簡化設計流程。

其三維可視化模型細節精確，使工程三維里立圍觀一目了然。基於BIM理念的解決方案幫助南水北調項目的工程師和施工人員，在真正的施工之前，以數字化的方式看到施工過程，甚至整個使用周期中的各個階段。該解決方案在項目各參與方之間實現信息共享，從而有效避免了可能產生的設計與施工、結構與材料之間的矛盾，避免了人力、資本和資源等不必要的浪費。

2.雲南金沙江阿海水電站

中國水電顧問集團昆明勘測設計研究院在水電設計中也引入了BIM的概念。在雲南金沙江阿海水電站的設計過程中，其水工專業部分利用AutodeskRevitArchitecture完成大壩及廠房的三維形體建模；利用AutodeskRevitMEP軟體平台，機電專業（包括水力機械、通風、電氣一次、電氣二次、金屬結構等）建立完備的機電設備三維族庫，最終完成整個水電站的BIM設計工作。BIM設計同時提供了多種高質量的施工設計產品，如工程施工圖，PDF三維模型等。最後利用AutodeskNavisworks軟體平台製作漫遊視頻文件。

四、BIM技術的優勢

目前BIM技術已經家喻戶曉了，不僅在我國的大面積應用，在全球範圍內也得以推廣應用，現在越來越多的基礎設施類工程也開始逐漸應用，相比房建類工程來說，基礎設施應用BIM技術可以說是我國建築類的一次進步，那麼BIM技術在水利水電工程中有什麼優勢。

1.設計方優勢

（1）可視化交流:依託BIM軟體進行三維建模,可以準確生成壩工程各部分剖面圖,減少了傳統二維設計中繪製剖面圖的工作量,提高了設計工作效率。

（2）聯動化設計:傳統二維設計時,由於工作人員疏忽,容易導致錯誤。BIM建模之後,所有視圖、剖面以及三維圖具備聯動功能,一處更改之後,其他自動更新,方便設計修改。

（3）多專業協調:水電站設計中各專業的最新設計成果實時反映在同一BIM上,錯誤碰撞、交叉千擾的問題顯而易見。

（4）標準化設計:傳統的二維設計對工程設計人員空間想像力的要求很高,標準不統一。應用BIM,可以有效避免一些由於工程設計人員空間想像不正確而導致的錯誤。

2.施工方優勢

（1）多維施工分析:通過BM系列軟體建模,進行三維施工工況演示,與施工進度結合進行四維模擬建設,通過與概預算結合進行五維成本核算分析。

（2）讀圖效率輔助:對於讀圖的施工人員,通過三維BIM,將大大提高讀圖效率和準確度。

（3）施工現場管理:BIM可有效支撐施工管理過程,針對技術探討和簡單協同進行可視化操作,自動計算工程量,有效減少工藝衝突。

3.運營方優勢

（1）運營信息集成:BIM可有效地集成設計、施工各個環節的信息,減少傳統的施工竣工圖整理的冗雜過程和避免竣工資料歸檔的人為錯誤,提高效率,優化管理。

（2）資產及空間管理:通過BIM,對資產及空間進行優質、高效的管理,可視化進程與監控系統有機結合,節省人力、物力。

（3）建築加固改造:建築運營過程中出現的病險加固和改造,可以直接通過BIM分析處理,減少工作量。

推薦閱讀：