王欣垚

摘要：在我國經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，人們的日常生產(chǎn)和生活質(zhì)量得到有效提高，建筑行業(yè)也得到了快速發(fā)展。在建筑行業(yè)快速發(fā)展的過程當中，BIM技術(shù)逐漸出現(xiàn)在人們的視野當中，并且得到水利工程領(lǐng)域的重視，加強其在水利工程設(shè)計過程當中的應用。BIM技術(shù)在水利工程設(shè)計應用的過程當中仍然會存在一些常見的問題，這就需要建筑單位相關(guān)部門對BIM技術(shù)運用過程進行研究論述?；诖耍恼率紫葟膬蓚€方面分析了BIM技術(shù)的概述，其次從4個方面分析了BIM技術(shù)在水利工程設(shè)計中的重要性，再次從8個方面提出了BIM在水利工程設(shè)計中的應用，最后提出了加強對技術(shù)的定期維護與檢查工作。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；水利工程；總體設(shè)計；運用

中圖分類號：TV222.1????文獻標識碼：A

Analysis?of?the?Application?of?BIM?Technology?in?Hydraulic?Engineering?Design

WANG?Xinyao

（?PowerChina?Beijing?Engineering?Co.，?Ltd.，?Beijing，?100024?China）

Abstract：In?the?context?of?the?rapid?economic?development?in?China?，?people's?daily?production?and?quality?of?life?have?been?effectively?improved，?and?the?construction?industry?has?also?developed?rapidly.?In?the?process?of?the?rapid?development?of?the?construction?industry，?BIM?technology?has?gradually?appeared?in?people's?vision，?and?has?been?paid?attention?to?in?the?field?of?hydraulic?engineering，strengthening?its?application?in?the?process?of?hydraulic?engineering?design.?There?are?still?some?common?problems?in?the?process?of?the?application?of?BIM?technology?in?hydraulic?engineering?design，?which?requires?the?relevant?departments?of?construction?units?to?study?and?discuss?the?application?process?of?BIM?technology.?Based?on?this，?this?paper?first?analyzes?the?overview?of?BIM?technology?from?two?aspects，?then?analyzes?the?importance?of?BIM?technology?in?hydraulic?engineering?design?from?four?aspects，?then?puts?forward?the?application?of?BIM?technology?in?hydraulic?engineering?design?from?eight?aspects，?and?finally?puts?forward?to?strengthen?the?regular?maintenance?and?inspection?of?technology.

Key?Words：?BIM?Technology;?Hydraulic?engineering;?Overall?design;?Application

在建筑工程的相關(guān)技術(shù)當中，BIM技術(shù)占有相對重要的地位，在水利工程的設(shè)計過程當中，加強對BIM技術(shù)的應用，能夠有效地實現(xiàn)水利工程的數(shù)字化設(shè)計，在一定程度上能夠有效地提高水利工程的施工效率，能夠有效地實現(xiàn)水利工程的可視化管理，能夠有效地降低水利工程施工過程當中的風險。雖然BIM技術(shù)對水利工程發(fā)揮著非常重要的作用，但是在實際的應用過程當中仍然存在一些問題，由于我國尚處于BIM技術(shù)應用的初級階段，很多建筑范圍沒有對技術(shù)進行深入地解和掌握，相關(guān)工作人員也無法熟練地應用BIM技術(shù)，這就需要建筑單位采取有效措施進行管理，推動BIM技術(shù)在水利工程當中的有效運用。

1?BIM技術(shù)的概述

1.1?BIM技術(shù)的概念

BIM技術(shù)是以CAD技術(shù)為基礎(chǔ)的一項應用技術(shù)，同時也被稱為“建筑信息模型”，在現(xiàn)階段工程實踐過程當中，BIM技術(shù)是最為關(guān)鍵的一項技術(shù)。BIM技術(shù)是一種綜合性的技術(shù)，是由很多不同的技術(shù)組合而成的，具有共享性、開放性、綠色化、開放性、協(xié)調(diào)性等優(yōu)勢。隨著BIM技術(shù)已經(jīng)在各個行業(yè)得到廣泛應用，我國建筑業(yè)綠色發(fā)展水平在一定程度上得到有效提高，工業(yè)信息化水平也得到了有效提升，對我國的城市建設(shè)具有非常深遠且深刻的影響。由于BIM技術(shù)在各行各業(yè)的應用范圍較廣，同時BIM技術(shù)作為平面設(shè)計的基礎(chǔ)性技術(shù)，在工程技術(shù)到三維化設(shè)計和建筑技術(shù)的發(fā)展中都有著舉足輕重的地位。此外，BIM技術(shù)在可視化、虛擬化、工程造價等方面相較于其他技術(shù)具有非常顯著的優(yōu)越性，是BIM技術(shù)在工程建設(shè)中的應用水平得到有效提高，為工程決策方面的科學合理性提供保障，同時在工程的整體設(shè)計、規(guī)劃、施工、交付等方面具有重要意義。利用BIM技術(shù)可以大大縮短工程的建設(shè)周期，從而最大限度地為建設(shè)單位帶來巨大的經(jīng)濟效益。從時間上講，由于我國在應用BIM技術(shù)上BIM技術(shù)還處于初級階段，很多行業(yè)的相關(guān)人員沒有對BIM技術(shù)進行充分地掌握和了解，無法熟練地運用BIM技術(shù)，這就使得我國越來越注重提高工程的質(zhì)量，并加強了BIM技術(shù)在工程設(shè)計方面上的應用，施工企業(yè)也逐漸加強了對BIM技術(shù)的重視[1]。

1.2?BIM技術(shù)在水利工程中的應用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，從BIM技術(shù)在國內(nèi)的應用現(xiàn)狀來看，由于BIM技術(shù)在我國尚處于起步階段，很多行業(yè)和領(lǐng)域的設(shè)計單位和企業(yè)都在采用BIM技術(shù)，但是在BIM技術(shù)的應用過程中，不管是在深度上還是在廣度上都沒有達到BIM技術(shù)的標準和要求。BIM技術(shù)在國內(nèi)尚屬探索階段，但是其未來的發(fā)展前景非常廣闊。BIM技術(shù)目前主要應用于民用建筑企業(yè)或者工業(yè)建筑企業(yè)，這些建筑企業(yè)大多分布在天津、北京等城市，同時BIM技術(shù)在北京的應用范圍相對于天津而言要大得多。BIM技術(shù)的應用將在一定程度上有效地促進房地產(chǎn)行業(yè)的開發(fā)和發(fā)展，主要是由于BIM技術(shù)能夠直接應用于建設(shè)工程的項目中?？傮w來說，BIM技術(shù)所包含的大量信息為其在建筑業(yè)中的應用打下了良好的基礎(chǔ)，能夠有效地推動建筑行業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展。

2?BIM技術(shù)在水利工程設(shè)計中的重要性

2.1?有利于進行數(shù)字化發(fā)展

利用BIM技術(shù)進行水利工程設(shè)計，能夠有效地實現(xiàn)水利工程的數(shù)字化發(fā)展。利用BIM技術(shù)可以將水利工程施工建設(shè)過程中的各個環(huán)節(jié)都進行三維模型的制作，同時可以利用數(shù)字化的方法將三維模型展現(xiàn)給水利工程的相關(guān)部門。BIM技術(shù)在水利工程設(shè)計的實施，一方面，在水利工程相關(guān)數(shù)據(jù)和信息的查詢過程當中，BIM技術(shù)可以為水利工程設(shè)計相關(guān)管理人員提供便捷；另一方面，在水利工程設(shè)計方面，BIM技術(shù)可以在一定程度上對項目的設(shè)計做出合理地調(diào)整，從而使水利工程設(shè)計圖紙的所有資料和信息變得更加精簡，同時加強了工程設(shè)計人員之間的溝通和交流。

2.2?有利于提高施工效率

利用BIM技術(shù)進行水利工程設(shè)計，能夠有效地提高水利工程的施工效率。水利工程建筑單位在對水利工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行模擬的過程當中可以利用BIM技術(shù)，能夠有效地實現(xiàn)對施工人員的科學指導，使得施工隊伍的整體素質(zhì)和施工水平得到全面有效地提升，使水利工程施工人員能夠熟練地應用BIM技術(shù)，從而在一定程度上提高了水利工程施工工作的效率，為水利工程建設(shè)的質(zhì)量和安全性提供有效保障。同時，在水利工程正式投入使用之后，利用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對水利工程運行情況監(jiān)督起到了重要的作用[2]。

2.3?有利于可視化管理

利用BIM技術(shù)進行水利工程設(shè)計，能夠有效地實現(xiàn)水利工程的可視化管理。在進行水利工程設(shè)計的過程當中，相關(guān)設(shè)計人員需要對水利項目的地理環(huán)境信息進行實地考察，然后繪制出準確的信息地圖，然后利用BIM技術(shù)建立水利工程的地形模型和建筑的模型，從而有利于施工人員對水利工程項目建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行全面地控制。同時，相關(guān)部門在水利工程項目管理中引入了移動通信技術(shù)和信息技術(shù)，有利于水利工程相關(guān)管理人員對施工現(xiàn)場的具體情況進行可視化的管理，從而實現(xiàn)對整個水利工程項目的全面控制。另外，利用BIM技術(shù)還能進行碰撞檢查，對工程方案作出優(yōu)化調(diào)整，為水利工程施工作業(yè)的順利進行提供保障。

2.4?有利于降低施工風險

利用BIM技術(shù)進行水利工程設(shè)計，能夠有效地降低水利工程施工風險。通過BIM技術(shù)的利用，可以從多方面、全方位地對水利工程設(shè)計進行分析，相關(guān)人員能夠在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)存在的潛在危險，并且具有針對性地采取有效措施并加以完善。同時，利用BIM技術(shù)能夠動態(tài)模擬水利工程的整個施工過程，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的安全問題，然后制定相對應的預防措施和對策，從而能夠有效地降低安全事故發(fā)生的概率。這些都是在水利工程建設(shè)中BIM技術(shù)的優(yōu)越性，應該得到各行各業(yè)的廣泛關(guān)注和推廣，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的應用價值[3]。

3?BIM技術(shù)在水利工程設(shè)計中的應用

3.1?在總體設(shè)計方面的應用

BIM技術(shù)應用于水利工程的整體設(shè)計。BIM技術(shù)是一種以數(shù)字形式表示設(shè)備的物理和功能特征的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)知識資源的有效共享，是一種具有數(shù)據(jù)共享功能的信息系統(tǒng)。通過BIM技術(shù)，可以為水利工程項目的全部決策提供相關(guān)依據(jù)。在項目建設(shè)的各個階段，通過BIM技術(shù)對項目進行插入、抽取、修改等操作，使BIM技術(shù)能夠在整個項目的總設(shè)計中起到很好的作用，從而實現(xiàn)立體建筑的整體布局。利用BIM技術(shù)可以建立模型和分析函數(shù)，可以有效地傳遞和反映施工單位的意向，從而實現(xiàn)多方案的優(yōu)化。針對水利工程建設(shè)中涉及到的水工、機械等，可以按照有關(guān)規(guī)范建立相應的模型，并與水利工程項目建設(shè)總計劃進行聯(lián)合布置。同時，將三維立體網(wǎng)格三維建模技術(shù)應用于水利建設(shè)工程的施工中，建立相應的設(shè)計曲面，從而有效地生成施工圖及對應的工程量[4]。

3.2?構(gòu)建地形模型

建筑單位在進行水利工程的設(shè)計時，需要利用BIM技術(shù)對施工現(xiàn)場的地形進行模型構(gòu)建，主要包括施工過程中地形挖掘的接收器和施工活動現(xiàn)場，都是進行地形構(gòu)造時的建模。在創(chuàng)建水利工程施工布局的過程中，地形模型具有不可替代的功能，并且在整個工程布局中具有基礎(chǔ)性。在建立水利工程地貌模型的過程中，首先必須建立曲面，同時還需要分析水利工程項目的河流地貌和相關(guān)設(shè)計環(huán)境數(shù)據(jù)，不斷地修正等高線。在建立完整的三角網(wǎng)格時，必須采用不規(guī)則三角形網(wǎng)格，不規(guī)則三角形網(wǎng)格其實就是曲面三角形網(wǎng)格。在建立地形模型的時候，利用不規(guī)則的三角形網(wǎng)格，能夠很好地呈現(xiàn)出水利工程項目地形的起伏程度，為起伏變化呈現(xiàn)的準確性和全面性提供保障。

3.3?構(gòu)建建筑物模型

在設(shè)計水利工程的過程當中，建筑單位相關(guān)部門需要利用BIM技術(shù)對建筑物模型進行構(gòu)建?？梢暬M技術(shù)是建筑信息建模技術(shù)中非常重要的技術(shù)之一，想要充分發(fā)揮可視化模擬技術(shù)的功能，必須建立典型、精確的工程設(shè)計信息模型。因而，建筑單位在建立水利工程建筑模型時，無論從建模的先后次序或者方法上，對于同地形的建模來說都存在著較大的差異。現(xiàn)階段，在應用建筑信息模型技術(shù)方面，很多部門都已經(jīng)建立了相關(guān)法律法規(guī)，但在水利工程建設(shè)領(lǐng)域卻涉及很少。建筑單位在建立水利工程建筑模型時，都應遵循以下6個步驟：第一，相關(guān)管理人員需要依據(jù)建筑信息模型技術(shù)來確定地形模型的適用階段，以此來確定地形模型的準確性；第二，相關(guān)人選需要全面搜集有關(guān)水利工程建筑物的CAD設(shè)計圖紙，提高對水利工程特殊需求的熟悉和了解；第三，需要對有關(guān)人員的工作進行明確分工，并對指派的工作項目進行了認真地執(zhí)行，確保項目任務的有效落實；第四，需要格外重視和強調(diào)地形建模過程中所包含的信息和圖形的管理工作；第五，對于所使用的相關(guān)信息模型技術(shù)，必須要加強與建模設(shè)計圖的有效結(jié)合，才能更好地實現(xiàn)地形的建模，同時在建立水利工程地形模型時，需要及時發(fā)現(xiàn)存在的相關(guān)問題，然后在第一時間內(nèi)進行問題分析并做好相應的記錄；第六，建筑單位在應用施工信息建模技術(shù)的過程中，必須認真、嚴謹?shù)貙徍说匦文Ｐ偷馁|(zhì)量，從而為地形模型的質(zhì)量和進準度提供保障[5]。

3.4?布置建筑物樞紐

由于水利工程中的樞紐布局問題十分復雜，所以常規(guī)的求解方法或算法很難得到有效地求解，這就需要建筑單位必須將水利工程的實際情況作為基礎(chǔ)條件，然后對各種方案進行優(yōu)化和完善。傳統(tǒng)的方案選擇方法都是基于平面設(shè)計的，對相關(guān)人員的綜合分析能力和實踐操作經(jīng)驗都有著很高的要求。建筑單位在設(shè)計方案比較和選擇的過程當中，采用BIM技術(shù)對各個水工建筑物的模型進行構(gòu)建，并將其與地形進行有效結(jié)合，從而形成了一個完整的水利工程沙盤，這樣就可以讓有關(guān)人員對不同的水工建筑物、周圍環(huán)境和條件有一個非常直觀的認識。另外，BIM數(shù)字化模型可以將空間的位置進行任意地移動，以此來達到一點變化、全面變化的效果，使得每一個決策都可以形成一個完整的可視沙盤。通過對水利工程項目比較和選擇過程的可視化，可以幫助水利工程項目的所有單位方對項目的關(guān)鍵性要素進行了解和掌握，從而確定項水利工程目的施工難點和重點，實現(xiàn)對水利工程項目所需要資源的科學合理配置，為后期的工程設(shè)計優(yōu)化提供強有力的支撐和保障。

3.5?計算土方量

在水利工程設(shè)計的過程當中，測量和計算土方量一直是一個難點，主要是由于在水利工程施工中需要開挖的土方量非常大，并且需要進一步精確測量，對測量結(jié)果的精準度要求相對較高。BIM技術(shù)最大的特色在于其能夠?qū)π畔⑦M行整合，然后進行集成化管理，首先將BIM技術(shù)中已有的BIM模型與BIM技術(shù)相匹配，并在此基礎(chǔ)上畫出與BIM模型相匹配的設(shè)計曲面模型和原始地形曲面模型，由兩個BIM模型所形成的交叉點組成一條線，這條交匯線就是施工設(shè)計曲線與原始地形曲線的交線，交線所形成的體積就是土方量挖掘和填充的體積，從而形成體積曲面。BIM技術(shù)是在BIM模型的基礎(chǔ)上，與相應的軟件系統(tǒng)相互搭配來實現(xiàn)的，為土方量實驗的過程提供保障。因此，BIM技術(shù)的應用對項目建設(shè)和企業(yè)的相關(guān)水利建設(shè)都是有益的，能夠有效地推動水利工程行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.6?模擬工程進度

BIM技術(shù)中最關(guān)鍵、對核心的就是信息，這一點已經(jīng)多次提到過。通過BIM技術(shù)，利用進度管理軟件可以實現(xiàn)與工程項目、P3、P6等常規(guī)項目的正常銜接，將工程進度與工程進度進行有效結(jié)合，使復雜的進度管理變?yōu)榭梢暬囊曨l，為施工人員和項目負責人在錄像中能夠及時發(fā)現(xiàn)問題提供便利，然后在第一時間內(nèi)對問題進行分析和解決。這一項目的施工進度仿真是一種將模糊化為可視化、化抽象為具體的施工方法，為BIM技術(shù)在水利工程中的廣泛應用提供了相關(guān)的可靠基礎(chǔ)[6]。

3.7?研究交付內(nèi)容

在應用建筑信息建模技術(shù)的過程當中，建筑信息模型技術(shù)的設(shè)計流程是一個很重要的環(huán)節(jié)，它可以大大加快建筑信息建模技術(shù)的實施速度。由于建筑信息建模技術(shù)的優(yōu)勢和概念，最好的結(jié)果就是將建筑信息建模技術(shù)運用到整個建設(shè)過程中，然而在實際的操作過程當中，卻很難做到完全地應用。在當今的建筑信息建模技術(shù)中，最好的方法就是用模型來指導施工。因為在建筑信息模型中，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材料、布局、安裝位置等，都是可以用BIM技術(shù)進行施工。同時，在現(xiàn)代信息技術(shù)的指導下，可以更好地對工程進度進行監(jiān)控，并對水利工程的效果進行監(jiān)測，從而將其用于工程建設(shè)，由于目前尚處在摸索階段，但是信息化技術(shù)的發(fā)展將會使其成為現(xiàn)實。

3.8?信息和模型的創(chuàng)建和表達

建筑信息模型是指對工程中的實體和功能特性進行數(shù)字化表達的過程。建模技術(shù)具有高效、高精度、高專業(yè)的特點，并且具有很好的通用性，因此它被廣泛地用于建設(shè)信息模型。三維模型的難度并不大，最大的問題就是效率。在進行建筑的建模時，呈現(xiàn)出來的三維效果不僅是一張效果圖那么簡單，其精度也是天差地別，所有的尺寸都是一模一樣的，而且還可以顯示出不同的區(qū)域和大小。在建筑信息建模技術(shù)的運用中，最重要的是要充分展現(xiàn)出模型所包含的所有信息，而這些有用的信息必須要被抽取出來，才能起到應有的效果。在建筑信息建模技術(shù)中，有必要進行二維的描述。而在建筑信息建模技術(shù)中，它的價值在于它能否為用戶提供最優(yōu)的設(shè)計方案、可靠的設(shè)計數(shù)據(jù)、全面的分析、可視化的通信工具和二維視圖。在目前的模型和信息表達中，建筑的信息建模技術(shù)主要依賴于二維圖形，它是一種比較成熟的表現(xiàn)形式，而對于三維圖像的表現(xiàn)形式，目前還在摸索之中。

4?加強對BIM技術(shù)的定期維護與檢查

BIM技術(shù)在實施過程中，必須對其進行定期的維修和檢驗。對BIM技術(shù)的常規(guī)維護是指員工要對BIM技術(shù)中的建筑建模信息數(shù)據(jù)庫進行維護和管理，確保BIM技術(shù)在使用中沒有任何問題，反映出的信息非常敏感，工作人員的工作強度會在一定程度上降低。工作人員需掌握BIM模型以及水利工程項目相關(guān)設(shè)備的安全、供應商狀況、維護狀況、設(shè)備和物料的警示；同時，還可以利用BIM系統(tǒng)，對偏遠地區(qū)的項目或大型機械進行全面監(jiān)控和管理，確保系統(tǒng)的正常工作。其中，需要特別注意的是，BIM技術(shù)能夠?qū)Ω鞣N突發(fā)事件進行仿真，便于相關(guān)人員事先對可能發(fā)生的火災等事故做好準備。

5?結(jié)語

綜上所述，在水利工程的設(shè)計過程當中，BIM技術(shù)占有舉足輕重的地位。利用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)對水利工程的總體設(shè)計，能夠進行水利工程地形模型的構(gòu)建，能夠進行水利工程建筑物模型的構(gòu)建，能夠?qū)λこ探ㄖ屑~進行合理布局，能夠?qū)崿F(xiàn)對水利工程土方量的準確測量和計算，能夠?qū)κ┕み^程的進度進行模擬，有利于研究交付內(nèi)容，實現(xiàn)對信息和模型的創(chuàng)建和表達；同時，建筑單位還需要加強對技術(shù)的地區(qū)維護與檢查，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢，推動水利工程行業(yè)未來良好的發(fā)展。

參考文獻[1] 陳家東.BIM技術(shù)在水利工程設(shè)計咨詢項目中的應用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2021（24）：103-104，115.

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[3] 呂賀.BIM技術(shù)在水利工程設(shè)計中的應用[J].陜西水利，2021（7）：40-42.

[4] 陳述.BIM技術(shù)結(jié)合ANSYS在水利工程結(jié)構(gòu)計算中的應用[D].長沙：長沙理工大學，2018.