鄧貴銘+顧深輝

摘要：由于水利工程的建設(shè)受復(fù)雜的地理?xiàng)l件、獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念、廣泛的專業(yè)涉及等影響，存在水利圖紙的信息過于龐雜冗長(zhǎng)，水利樞紐中心位置的設(shè)計(jì)過于繁瑣，工程土石方量的計(jì)算方法和計(jì)算結(jié)果存在誤差等缺陷。通過描繪制作與水利工程相關(guān)的地理環(huán)境信息圖，利用BIM技術(shù)仿造水利工程的建筑物建立BIM模型，不僅可以有效彌補(bǔ)上訴缺陷還可以對(duì)水利工程的實(shí)際操作情況進(jìn)行信息的仿真處理后，可以以數(shù)字化的方式進(jìn)行查看，同時(shí)也更有利于簡(jiǎn)化水利工程中對(duì)樞紐的布置和土方量的計(jì)算，并結(jié)合多種類型的BIM軟件降低計(jì)算誤差。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；BIM模型；水利工程；土石方量

一、BIM技術(shù)概述

隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的快速發(fā)展，與水利工程行業(yè)相關(guān)的科學(xué)家和學(xué)者們對(duì)BIM技術(shù)的研究也越來越深入，從而推動(dòng)BIM技術(shù)在水利工程建設(shè)中的運(yùn)用也得到了快速發(fā)展。

經(jīng)過對(duì)近一千篇與BIM技術(shù)和模型相關(guān)學(xué)術(shù)報(bào)告、論文的研究分析發(fā)現(xiàn)BIM技術(shù)對(duì)水利工程的建設(shè)和管理方面起到重大作用：第一，是以張建平等為主的專家學(xué)者們自主研究開發(fā)出在水利工程的實(shí)際作業(yè)中建立BIM模型系統(tǒng)和在利用BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)施工項(xiàng)目進(jìn)行有效管理的一系列相關(guān)軟件。第二，BIM技術(shù)可以將水利工程的施工過程制作成三維模型，并以數(shù)字化的形式呈現(xiàn)，這不僅方便工程管理人員對(duì)水利工程進(jìn)行數(shù)字化查詢，還可以對(duì)水利工程的設(shè)計(jì)進(jìn)行一些關(guān)聯(lián)修改，從而保證工程質(zhì)量，降低圖紙信息的繁雜，也更有利于工程設(shè)計(jì)者之間的交流和溝通。第三，可以通過BIM技術(shù)對(duì)水利工程施工過程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行施工示范，從而科學(xué)有效的指點(diǎn)施工工人進(jìn)行有序操作，提高施工工人的整體素質(zhì)，使水利工程得到質(zhì)的提高，同時(shí)也能減少親到現(xiàn)場(chǎng)示范施工帶來的時(shí)間浪費(fèi)，提高其效率；也更有利于水利工程施工完成后的運(yùn)營(yíng)管理和監(jiān)督。第四，通過繪制與水利工程相關(guān)的地理環(huán)境信息圖，利用BIM技術(shù)水利工程的建筑物建立BIM模型，對(duì)施工工程的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量掌控。同時(shí)將水利工程的管理與高度發(fā)達(dá)的通訊信息技術(shù)相結(jié)合，即通過數(shù)字查詢的方法對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行可視化的管理，從而優(yōu)化水利工程的施工過程。

二、建造BIM模型

在水利工程方面BIM模型的建造主要是對(duì)水利工程的建筑物和地理地形條件進(jìn)行模型的構(gòu)造。BIM模型是BIM技術(shù)能在水利工程的施工項(xiàng)目上得以運(yùn)用的基本條件，所以BIM模型對(duì)于水利工程而言是至關(guān)重要的。以下將分別對(duì)其進(jìn)行介紹：首先是對(duì)地理地形條件建造BIM模型。地形條件的好壞直接影響水利工程的施工進(jìn)度的快慢，因其不僅是進(jìn)行水利工程建設(shè)總指揮的前提條件，還是水利工程進(jìn)行實(shí)際操作的場(chǎng)所。故由此可見地形的BIM模型在整個(gè)水利工程的施工過程中起到至關(guān)重要的作用。構(gòu)造地形BIM模型的步驟主要有：第一，對(duì)收集到的原始地形圖進(jìn)行核對(duì)分析，特別是對(duì)河道區(qū)域的等高線應(yīng)仔細(xì)核查，如有偏差立即修改。第二，根據(jù)核查后準(zhǔn)確無誤的等高線，利用不規(guī)則圖形——三角網(wǎng)繪制曲面。制作曲面時(shí)應(yīng)盡量使其能充分展示原始地形的高低起伏狀況。第三，對(duì)有問題的曲面進(jìn)行修改，如將過高或過低的曲面高程改低或改高點(diǎn)。第四，將所有準(zhǔn)確無誤的數(shù)據(jù)、圖表、曲面收集在一起繪制成所需要的BIM地形模型。

為水利工程的建筑物創(chuàng)建BIM模型不僅可以對(duì)水利工程的實(shí)施過程進(jìn)行監(jiān)控，還有利于管理施工人員的分工和工作。故它也使水利工程建設(shè)中不可或缺的一部分。相較于地形BIM模型，水利工程建筑物的BIM模型的創(chuàng)建過程要相對(duì)復(fù)雜些：第一，按照BIM技術(shù)運(yùn)用范圍的要求，整合規(guī)劃出需要運(yùn)用BIM模型的階段過程，從而確定建造BIM模型所需的建模精度。第二，收集水利工程建造的基本情況和所需要的圖表信息，建模人員需了解掌握這些內(nèi)容，并熟知工程建造的具體要求和水利工程設(shè)計(jì)的總說明書。第三，全方位收集施工人員信息，按照工人自身特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行合理分工，并將水利工程項(xiàng)目分解為小的，可具體操作的階段性目標(biāo)，從而方便后期對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)展的監(jiān)控。第四，把信息管理和圖形圖像管理的因素融入到水利工程建筑物的BIM模型中。這些信息和圖形圖像管理主要包括項(xiàng)目和設(shè)備的基本參數(shù)；模型的形狀、大?。凰璧慕ㄔ斐杀?；生產(chǎn)產(chǎn)家的信息；后期運(yùn)行維護(hù)的信息等。第五，利用BIM技術(shù)和軟件構(gòu)造BIM模型。在建模的具體操作過程中對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題做好詳細(xì)記錄，在獲得有關(guān)部門的同意之后再對(duì)其進(jìn)行改正，但是改正前后的BIM模型都應(yīng)該保存下來，具體操作人員不能隨意更改或刪除。第六，BIM模型建造完成后要進(jìn)行質(zhì)量的評(píng)估審核。評(píng)估審核的具體要點(diǎn)包括：BIM模型是否符合計(jì)劃中的模型標(biāo)準(zhǔn)；相關(guān)建造要件的定位是否準(zhǔn)確科學(xué)；關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的布置是否與水利工程的實(shí)際場(chǎng)景保持一致性等等。

三、運(yùn)用BIM模型的實(shí)際案例

BIM模型的構(gòu)建完成在水利工程的實(shí)際操作中起到重要作用。它的重要作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：精確了土石方量的計(jì)算和優(yōu)化水利工程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的位置定位。

水利工程建設(shè)的地址一般是地理地形條件復(fù)雜，需要進(jìn)行精確土石方量計(jì)算的地方。如果一個(gè)水利工程的土石方量計(jì)算不夠精確，那將會(huì)對(duì)水利工程的各個(gè)環(huán)節(jié)都產(chǎn)生重大影響，更不利于對(duì)水利工程的實(shí)際工程量進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)算和建設(shè)過程中的組織設(shè)計(jì)、施工現(xiàn)場(chǎng)人員和具體完成目標(biāo)的安排。BIM模型的一個(gè)重要影響作用就是使土石方量的計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果都實(shí)現(xiàn)精確化的同時(shí)，還提供施工地點(diǎn)的三維模型。使得水利過程在具體施工過程中能夠利用曲面信息，準(zhǔn)確計(jì)算出應(yīng)挖出或應(yīng)該填埋的土石方量，進(jìn)而選擇實(shí)施的最優(yōu)方案。

水利過程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的設(shè)置直接影響著施工場(chǎng)地的人員布局和建筑物布局，故如果可以準(zhǔn)確科學(xué)的確定水利過程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)就能在建筑物中找到最優(yōu)的距離差，使得施工人員與設(shè)備的差距最小，從而達(dá)到提高效率、方便人員操作、縮短過程工時(shí)等目的。

四、對(duì)BIM模型提供的信息的具體運(yùn)用范圍

BIM模型不是一個(gè)單獨(dú)存在的個(gè)體，它的背后連接著一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫資源，只要BIM模型的數(shù)據(jù)信息夠完整就能在水利工程的建設(shè)中達(dá)到實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理和技術(shù)信息化的目標(biāo)。首先，BIM模型中所涵蓋的數(shù)據(jù)庫資源可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程檔案進(jìn)行關(guān)聯(lián)化、可視化和高效率化的管理，從而為項(xiàng)目實(shí)施過程中的相關(guān)信息的共享、交換和集成提供管理的平臺(tái)。其次，因?yàn)榈匦苇h(huán)境的復(fù)雜性使得水利工程的施工難度大且工程量和費(fèi)用開銷都比較大。而BIM模型不僅可以為水利工程的施工提供完整的數(shù)據(jù)庫，同時(shí)也可以在工程的實(shí)際操作中提供多種與水利工程相關(guān)的應(yīng)用支持，從而優(yōu)化施工任務(wù)的安排和順序，提高水利工程的施工進(jìn)度。

總結(jié)：

實(shí)踐證明，BIM技術(shù)和BIM模型的運(yùn)用可以在水利工程決策層面提供完整的數(shù)據(jù)庫資源支持；在水利工程執(zhí)行層面進(jìn)行可視化管理后，方面了最高層對(duì)施工進(jìn)度的管理和施工人員的監(jiān)督，從而從根本上提高了水利工程的施工進(jìn)度；在水利工程的后期運(yùn)營(yíng)中，管理者也可以通過BIM模型對(duì)其進(jìn)行必要的運(yùn)營(yíng)管理和維護(hù)。

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