于海濤

隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，水利工程已成為我國內(nèi)陸沿河城市發(fā)展的重要基礎(chǔ)工程。為了提高水利工程建筑設(shè)計(jì)水平，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可在水利工程建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)以及模型構(gòu)建的方式，對水利工程建筑設(shè)計(jì)效果進(jìn)行綜合評估，并且在模型中直觀地對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行修改，以提高水利工程建筑設(shè)計(jì)的效果。由賈艷霞、樊振華、趙洪志主編，中國石化出版社出版的《水工建筑物設(shè)計(jì)與水利工程管理》一書，根據(jù)水工建筑物設(shè)計(jì)和水利工程管理的各項(xiàng)政策和規(guī)定，并結(jié)合實(shí)際工程實(shí)踐和管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行編寫。書中包含大量的實(shí)例內(nèi)容，具有一定實(shí)用性和指導(dǎo)性。

賈艷霞，樊振華，趙洪志 主編中國石化出版社出版

《水工建筑物設(shè)計(jì)與水利工程管理》由十五章組成。第一章介紹了水工建筑物基礎(chǔ)內(nèi)容。第二章探討了混凝土重力壩的設(shè)計(jì)。第三章講解了土石壩的設(shè)計(jì)。第四章介紹了河岸溢洪道設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。第五章的主要內(nèi)容為設(shè)計(jì)水閘時的注意事項(xiàng)。第六章介紹了水工隧洞的設(shè)計(jì)。第七章闡述了渠道與渠系建筑物的設(shè)計(jì)原則。第八章至第十章對水利工程管理的基礎(chǔ)知識進(jìn)行了詳細(xì)解讀，包括水工建筑物的檢查觀測、水庫的運(yùn)用與管理等。第十一章至第十五章對土石壩、混凝土壩、漿砌石壩、水閘、渠系建筑物、水電站建筑物的養(yǎng)護(hù)和修理進(jìn)行了詳細(xì)說明。

水利工程建筑設(shè)計(jì)過程中對于設(shè)計(jì)參數(shù)要求非常高，如果沒有采取有效的方式提高水利工程建筑設(shè)計(jì)效果，就會影響水利工程的安全性以及運(yùn)行穩(wěn)定性。隨著BIM技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，設(shè)計(jì)人員可以解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的難點(diǎn)問題，以滿足設(shè)計(jì)參數(shù)的要求。BIM技術(shù)的優(yōu)勢主要有以下幾點(diǎn)：

首先，BIM技術(shù)具有可視性。傳統(tǒng)的水利工程建筑設(shè)計(jì)圖是二維圖紙，無法達(dá)到可視化的要求。雖然當(dāng)前有很多設(shè)計(jì)軟件、先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐中，很多水利工程建筑模型、樣板被人們正常使用，工程人員依然會利用圖樣元素制作成為三維立體模型。這種模型比傳統(tǒng)二維圖紙更加直觀，但不是自動生成的，不同結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系也不緊密。在BIM技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用后，設(shè)計(jì)人員可以完整地掌握水利工程建筑的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，達(dá)到可視化的要求，真正了解各個結(jié)構(gòu)存在的關(guān)系，還能夠掌握內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成，讓設(shè)計(jì)、施工管理等各個環(huán)節(jié)人員可以保持良好溝通，實(shí)現(xiàn)可視化建設(shè)。

其次，BIM技術(shù)具有協(xié)調(diào)性。水利工程建筑工程規(guī)模較大，且涉及的專業(yè)較多，協(xié)調(diào)性是保證項(xiàng)目順利實(shí)施的基礎(chǔ)條件，因此通過BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)各環(huán)節(jié)、各部門的協(xié)調(diào)。傳統(tǒng)水利工程建筑設(shè)計(jì)在很多情況下會因溝通不良而導(dǎo)致現(xiàn)場施工無法繼續(xù)進(jìn)行，為了避免發(fā)生這些問題，相關(guān)人員需要做好準(zhǔn)備工作，保證各專業(yè)人員相互協(xié)作，利用BIM技術(shù)即可達(dá)協(xié)調(diào)處理各個方面的關(guān)系，保證數(shù)據(jù)更具準(zhǔn)確性。

最后，BIM技術(shù)具有模擬功能。BIM技術(shù)具備模擬功能，這是以往水利工程建筑設(shè)計(jì)技術(shù)所不具備的，主要作用是通過該技術(shù)進(jìn)行水利工程建筑結(jié)構(gòu)的模擬分析，可以將水利工程建筑直觀地模擬并顯示出來，展示給各個環(huán)節(jié)的技術(shù)人員，保證水利工程建筑設(shè)計(jì)達(dá)到科學(xué)性與合理性的要求。同時，設(shè)計(jì)人員還可應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行5D模擬分析，實(shí)現(xiàn)成本管控，避免出現(xiàn)水利工程建設(shè)項(xiàng)目超預(yù)算的問題。

傳統(tǒng)水利工程建筑設(shè)計(jì)存在效率低、成本高、周期長等一系列問題，制約了水利工程建筑設(shè)計(jì)水平的提高。該書充分考慮這一情況，對于水工建筑物的設(shè)計(jì)提出了獨(dú)到的見解。作者認(rèn)為，BIM技術(shù)在現(xiàn)代水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，標(biāo)志著水利工程設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)型的開始，合理充分地運(yùn)用BIM技術(shù)，能夠有效提升水利工程設(shè)計(jì)效率。同時，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的日益成熟，設(shè)計(jì)人員可對水利工程建筑工程結(jié)構(gòu)的BIM模型進(jìn)行實(shí)時在線分析，從而準(zhǔn)確定位水利工程設(shè)計(jì)中存在的問題，給出具有可行性的優(yōu)化建議，使水利工程建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加智能化、科學(xué)化。對于BIM技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

第一，設(shè)計(jì)人員可以使用BIM技術(shù)進(jìn)行前期設(shè)計(jì)，并對水利工程建筑實(shí)現(xiàn)動態(tài)化設(shè)計(jì)。在水利工程建筑設(shè)計(jì)的在不同環(huán)節(jié)的作用也會有明顯差異。該書對此用部分章節(jié)進(jìn)行說明，在概念設(shè)計(jì)時，BIM技術(shù)可以展現(xiàn)出水利工程建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)水利工程建筑面積劃分、體形系數(shù)分析、商業(yè)價值分析等各方面數(shù)據(jù)分析，保證數(shù)據(jù)達(dá)到精度要求；在水利工程建筑方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通過BIM技術(shù)能夠保證水利工程建筑方案設(shè)計(jì)順利進(jìn)行，準(zhǔn)確處理各項(xiàng)復(fù)雜數(shù)據(jù)，讓水利工程建筑方案更具科學(xué)性；在施工圖設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，BIM技術(shù)將復(fù)雜的水利工程建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楦雍唵蔚慕Y(jié)構(gòu)形式，直接通過設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行展示，讓相關(guān)人員可以實(shí)現(xiàn)可視化分析，進(jìn)而提高前期設(shè)計(jì)水平，確保水利工程建筑設(shè)計(jì)方案符合工程的實(shí)際需要。BIM技術(shù)應(yīng)用于水利工程建筑動態(tài)化設(shè)計(jì)中，可以更好地保證各項(xiàng)基礎(chǔ)信息的準(zhǔn)確收集和掌握，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證水利工程建筑設(shè)計(jì)方案達(dá)到動態(tài)化監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)。在具體的施工環(huán)節(jié)，根據(jù)工程施工的需要構(gòu)建動態(tài)化模型，然后將信息輸入到模型內(nèi)，根據(jù)工程施工管理需要做好進(jìn)度控制，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題并作出相應(yīng)調(diào)整，讓項(xiàng)目進(jìn)度和計(jì)劃達(dá)到一致性的要求，使項(xiàng)目建設(shè)趨于完善，提高水利工程總體運(yùn)行效果。

第二，設(shè)計(jì)人員可以使用BIM技術(shù)對水利工程建筑結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)水利工程建筑的可持續(xù)發(fā)展。在BIM技術(shù)應(yīng)用之后，技術(shù)人員可以進(jìn)行現(xiàn)場的環(huán)境、地質(zhì)條件等多個因素的綜合分析，然后應(yīng)用3D技術(shù)直接反映出來。該書在第五章及第七章對BIM的建模功能進(jìn)行了詳細(xì)介紹，BIM技術(shù)可以與其他技術(shù)在水利工程建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中綜合應(yīng)用，這樣可以保證水利工程建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中避免可能出現(xiàn)的隱患和問題，以達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。同時，BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)全面的模擬與分析，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更具科學(xué)性與合理性，以保證建筑結(jié)構(gòu)性能符合要求。設(shè)計(jì)人員可以在設(shè)計(jì)過程中以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，分析發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題與不足，并作出相應(yīng)調(diào)整，使整個水利工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果得到有效提升。為了進(jìn)一步提高水利工程的運(yùn)行效率和使用年限，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行水利工程建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)時，需要將可持續(xù)發(fā)展的理念融入其中。通過BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)水利工程建筑定位與控制，明確具體的施工方案、具體構(gòu)造，然后確定合適的立體化模型，進(jìn)而可以發(fā)現(xiàn)存在的問題，降低能耗與污染，提高水利工程總體運(yùn)行效果。該書對于水利工程建筑的可持續(xù)發(fā)展提供了多個實(shí)際案例供讀者學(xué)習(xí)，例如倒虹吸管及涵管的多次維護(hù)使用、渡槽病害的處理等。

第三，設(shè)計(jì)人員可以將BIM技術(shù)應(yīng)用于圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，并用于各專業(yè)間的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。從上文的論述中可以發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員可以運(yùn)用BIM技術(shù)來創(chuàng)建水利工程建筑的三維模型。這一技術(shù)不僅可以讓設(shè)計(jì)人員隨時掌握和了解水利工程建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，也可以通過建模更加生動形象地展示在設(shè)計(jì)人員和施工等技術(shù)人員面前，如果存在不合理的部分，可以在經(jīng)過探討和協(xié)商之后及時作出調(diào)整。同時，BIM技術(shù)能夠消除傳統(tǒng)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的問題，達(dá)到可視化的要求，明確技術(shù)要點(diǎn)，使項(xiàng)目建設(shè)順利進(jìn)行。根據(jù)當(dāng)前水利工程建筑領(lǐng)域具體狀況分析發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方之間的協(xié)調(diào)采用的主要是傳統(tǒng)模式，即多方圍繞紙質(zhì)圖紙進(jìn)行探討，然后才能確定水利工程建筑設(shè)計(jì)圖紙的成版藍(lán)圖。將BIM應(yīng)用于這一過程中，可以通過三維模型方式展示出設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而準(zhǔn)確地進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的調(diào)整和控制，保證各個環(huán)節(jié)達(dá)到協(xié)調(diào)性的要求。此外，設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方還可以采用預(yù)先協(xié)調(diào)的方式進(jìn)行討論。在實(shí)際工作中，設(shè)計(jì)人員通常利用BIM技術(shù)將水利工程建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行建模，在內(nèi)部和外部共同審校完畢、確認(rèn)無誤之后，再輸出二維圖紙，可以一次性完成整個結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證水利工程建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量滿足要求。通過專業(yè)協(xié)調(diào)功能的使用，讓水利工程建筑施工各個環(huán)節(jié)的工作順利開展，提高施工效率與質(zhì)量。

第四，BIM技術(shù)可以用于對水利環(huán)境的模擬，例如室外風(fēng)環(huán)境模擬、室內(nèi)自然通風(fēng)模擬、室內(nèi)采光模擬等。水利工程建筑方案的節(jié)能設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要盡量使用自然風(fēng)進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境的降溫，此時可以通過BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對水利工程建筑設(shè)計(jì)方案的確定。水利工程建筑通常規(guī)模較大，其內(nèi)部的通風(fēng)系統(tǒng)的能耗非常大，所以目前水利工程建筑設(shè)計(jì)人員非常重視水利建筑的節(jié)能技術(shù)。在水利工程建筑的室內(nèi)自然通風(fēng)系統(tǒng)中，其運(yùn)行狀況將給室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生直接的影響。從這個角度出發(fā)，設(shè)計(jì)人員在水利工程建筑通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案確定環(huán)節(jié)，可以運(yùn)用BIM技術(shù)對水利工程建筑室內(nèi)通風(fēng)及逆行進(jìn)行模擬分析，并根據(jù)模擬結(jié)果更好地實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡可能保證自然風(fēng)可以發(fā)揮應(yīng)有的作用，降低水利工程建筑能耗，提高運(yùn)行效果。如果自然風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)對于建筑內(nèi)部的通風(fēng)性能幫助較小，還需要設(shè)立新風(fēng)系統(tǒng)。同理，不僅是通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以運(yùn)用BIM技術(shù)，傳統(tǒng)水利工程建筑進(jìn)行室內(nèi)采光設(shè)計(jì)時同樣可以運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行建模。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時通常需要綜合分析周邊水利工程建筑結(jié)構(gòu)、朝向等方面的因素，工序復(fù)雜性較高，計(jì)算工作量也很大。在BIM技術(shù)應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員可以按照要求進(jìn)行采光設(shè)計(jì)。在該功能滿足要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員將周邊環(huán)境數(shù)據(jù)信息輸入模型中，考慮當(dāng)?shù)氐娜照?、氣候等因素，確定最佳的窗墻比參數(shù)。按照這一設(shè)計(jì)理念，能夠保證室內(nèi)的采光性能符合要求，提高自然光的利用率，符合水利工程建筑的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

綜合該書內(nèi)容可知，將BIM技術(shù)應(yīng)用于水利工程建筑設(shè)計(jì)中具有良好的前景。經(jīng)過多年的探索和應(yīng)用，已經(jīng)證實(shí)了BIM技術(shù)在水利工程建筑設(shè)計(jì)中有著非常好的效果，不僅可以提高水利工程的效益與質(zhì)量，還能夠保證水工建筑物室內(nèi)空間更加舒適、安全，滿足節(jié)能降耗的要求。隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水利建設(shè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，其重要程度也在不斷提升，社會對于水利工程建筑質(zhì)量的要求也在不斷提高，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以滿足多方面的需要，符合現(xiàn)代水利工程建筑設(shè)計(jì)理念要求。