BIM在水利工程設計及施工中應用的必要性

王振鋒

BIM在水利工程設計及施工中應用的必要性

王振鋒

水利部漳衛南局德州水利水電工程集團有限公司，山東 德州 253000

隨著社會的發展，市場經濟也在不斷變化，水利工程企業不斷增多，在這樣一個大環境中，水利工程施工與BIM技術相結合可以為水利企業提高自身競爭力，給企業帶來更多的利益。水利企業中技術的優化可以提高施工質量以及施工水平。在水利企業招標過程中，新技術的管理也是一個重要的衡量標準。新技術優化管理水平在一定程度上也代表了水利企業的發展水平。

BIM；水利工程；設計；施工

1 BIM簡介

BIM，即建筑信息模型，也就是通常所說的利用數字技術整合工程項目的所有信息形成的工程數據模型。它是一種數字化的表達方式，能夠連接不同階段各環節的數據，并能詳細完整地描述工程對象，所以被工程各個參與體廣泛接受與應用。一方面，它具有單一的工程數據源，可以解決分布式工程數據同一性與共享性等問題。另一方面，它還是一種數字化的設計、管理、建設的方法，能夠提高各工程的效率，降低系列工程風險。

2 BIM技術的特點

BIM技術有三個主要特點，分別是模擬性、可視性以及相互聯系性。首先是模擬性，BIM技術與傳統的計算機構件模型不同。在以往的水利工程模型中，大多是平面圖紙或者3D模型。BIM技術屬于4D模型，在3D模型的基礎上增加了時間維度，使模型在水利工程管理中，使用價值更高。其次是可視性，在傳統的水利工程模型設計中，大多是2D的平面圖紙，水利工程在模型中的立體感比較弱。設計人員在進行工程設計時，可能會導致設計圖紙沒有鮮明的特色，可視性較低。但是BIM技術下的圖紙設計是三維立體圖形，在圖紙中可以查看建筑項目的所有信息。這個基于BIM技術設計的建筑模型可以從施工前使用一直到施工結束。每一個水利工程環節都可以在可視化的條件下進行施工。最后一點是相互聯系性。人的生老病死就是一生的周期，世間萬物都有自己的周期。這個理論同樣適用于工程施工。無論是建筑工程還是水利工程，都符合生命周期理論。在水利工程的全周期中，每一個環節都有緊密的聯系。如果將各個環節分解開，那么水利工程就會顯得不完整。BIM技術可以將建筑周期緊密相連。在BIM技術背景下設計的模型，每個工程階段都是緊密相連的，因此BIM技術還具有相互聯系的特點[1]。

3 BIM在設計及施工中的具體應用

3.1 在設計階段的應用

設計階段是BIM的基礎階段。建模等大部分工作都是在這一階段完成的。工作量雖然大，但是利用BIM技術將會使設計工作質量更好、效率更高，不同專業之間也更容易協調。（1）質量高。質量高是指交付的設計成果質量更高。因為基于BIM技術的設計軟件，采用二、三維一體化設計技術，可以直觀地看到設計三維效果，“所見即所得”。因此，設計中的錯誤在設計過程中很容易就會被設計人員或者檢查人員發現，比較容易糾正。（2）效率高。在設計過程中，BIM技術“一模多用”的計算協同可顯著提升設計工作效率。一是因為基于BIM技術的設計軟件，二、三維可同步設計，在完成一遍三維模型的同時，二維是三維的特殊視圖，施工圖可通過算法自動生成，無須做多次繪制。二是因為各專業CAD系統均可以從BIM中獲取相關的數據和圖紙信息，不需要再重復錄入或者繪制，節省時間。（3）三維呈現。協調專業銜接是工程設計過程中常常會遇到的難題，而BIM使這一工作變得更加簡單。因為BIM所呈現出來的三維設計，很容易看到其他專業的設計變化以及各專業之間會產生的相互影響，一目了然，溝通比較容易，所以各專業之間的分工與協助也變得相對簡單[2]。

3.2 在施工階段的應用

3.2.1工地運用規劃

對于施工時間較長的項目，管理的重中之重應放在施工環節。在建立BIM模型的過程中，必須綜合衡量構件組成和操作流程。首先，充分了解和掌握設備模型、技術人員、原材料等存在狀況，并結合圖紙和各階段、各環節中所需的材料、技術等實際，選擇最佳方案。

3.2.2工地現況建模

通過運用BIM技術，能夠綜合施工隊伍和工程建設現地環境因素等，構設包含現場環境、設施設備、周邊條件在內的三維立體模型，并且可以根據實際需要做出相應調整。在三維立體模型的基礎上，能夠增加時間維度，從而構設4D模型，以調整不同部位的施工流程。這種建模技術具有強大的互動功能，能夠使業主和施工人員之間實現信息資源的實時共享和互聯互通，使業主能夠實時了解施工進度和環節，并可以將業主的意見、建議和所求情況及時進行反饋給施工人員，從而根據需要進行調整和改進。通過對比，我們不難發現，這種建模技術的特點和優勢是傳統方式難以望其項背的。

3.2.3工程造價應用

水利工程專業強勁，投資規模大、施工對象結構多樣，在傳統的2D圖紙上設計不能體現效果，各種施工人員和要素不能及時進行溝通協調，造成隨意更改、尺寸難以把控和項目遺漏等問題，并且最終導致項目造價不準。采用BIM技術能夠最大限度彌補這一缺陷。通過各個專業軟件進行合理架構，通過建立三維模型對各個環節、各個領域所需的信息資源等進行實時處理，實現互聯互通和實時共享，便于各方及時聯絡，從而大大節約時間成本與溝通成本。傳統的二維設計不能滿足水利工程專業強、投資規模大、建設對象復雜的設計特點，不能充分協調各個專業的施工，易發生設計變更和項目疏漏等現象，增加了工程成本?；贐IM技術的協同設計和三維設計，使用專業的設計軟件，在不改變原有設計的前提下，通過三維模型來提供所需的信息，有效地解決了溝通問題。由于水利工程造價特性不斷地投入使用，對工程效率的提高起到了促進作用，有效防止了設計變更，進而提高了生產效率，降低了生產成本[3]。

3.2.4工程量計算

BIM技術在水利工程施工階段的應用能夠優化施工工程量的計算。傳統的工程量計算技術大都采用人工核算的方法，人工投入較大，核算效率較低。BIM技術能夠通過三維模型直接得出施工的工程量，并且工程量數據準確度較高，提升了工程量計算的效率。

3.2.5施工進度模擬

BIM技術在水利工程施工階段的應用能夠模擬施工進度，了解水利工程全貌和水利工程的整體布局，掌握水利工程的施工過程，及時發現并解決水利工程的施工問題，提高水利工程施工的安全性，減少返工現象，提高施工質量。

3.3 在運行過程中的應用

3.3.1信息集成

BIM技術有效集成了決策、設計、施工等各個建設過程的信息，可以使運行管理單位更了解整個建設項目的建造過程。如果在運行過程中出現問題，也可以找到問題根源，及時處理。

3.3.2智能化管理

BIM技術的應用，工程及其相關的信息均有存儲。利用這些信息，并通過運用信息技術，可以對水利水電工程的運行過程進行智能化管理，實現智慧水利[4]。

4 BIM在水利工程設計及施工中的應用總結

4.1 創新點

（1）依托3DE平臺實現多專業實時、在線、協同、正向設計，確保數據源的唯一性和設計方案的最優性?；谧钚略O計產品全貌的實時獲取，全方位及時把控設計進度，基于在線工作用戶信息，及時了解項目占用資源和人力成本消耗，實現設計全過程數據管理，開創了數字設計業務全新的工作模式。（2）自主研發重力壩智能設計程序，將設計規范和公司自有知識工程融入其中，實現水利工程設計的智能化、標準化、快速化。（3）自主開發應用可交付的“基于BIM的設計信息管理系統”，為水利工程的BIM應用提供有利的支撐平臺和可借鑒的實踐經驗。

4.2 經驗教訓

（1）現有的BIM標準體系還存在一些不足的地方，還需要進一步規范標準。（2）三維校審在檢測模型的碰撞問題上有很強的優勢，但在檢查模型的樁號、尺寸、角度等具體設計細節方面沒有CAD直觀，原因在于CAD校審時有大量的標注信息做參考。如何更方便三維校審是下一步需要繼續研究的問題[2]。

5 BIM在水利工程中的發展前景與展望

目前，能給人們設計工作過程中帶來的最大的便利就是協同設計。目前的協同設計指的一般是基于互聯網的一種溝通手段。但是BIM的出現給人們帶來了未來發展之光。協同技術與BIM技術成為相輔相成、相互依賴的整體。協同成為一個核心理念，并且BIM為協同設計提供了眾多的便利。協同不再是以往的單純文件的參考，而更是設計手段的一種。借助BIM技術可以讓更多的主體參與進來，從水利工程開始到結束更多的數據被利用，并且數據一次輸入便可終身利用，這具備了更廣泛的意義，極大地促進了效率的提升。

設計更加多維化，以前我國水利工程使用的圖紙基本上都處在2D時代，所有的生產建設全都依賴2D圖紙。2D無法準確描述客觀實體，也對BIM的應用起到了一定的阻礙作用。未來3D圖紙將會被越來越多的人接受，不僅能夠精確地表述水利工程的相應特征，而且能進一步將所有的數據都融入圖紙之內。一份圖紙，所有的專業工程都可以使用，并且可以利用這份圖紙分析結構、分析材料、分析系列數據。

6 結語

我國應積極優化BIM技術的政策環境，制定BIM技術的相關政策，為運用BIM技術的水利工程企業提供稅收政策和財政政策保障，加強對BIM技術的政策支持。我國應不斷提高BIM技術水平，加強對BIM技術的研究和開發，借助其他國家的先進技術經驗對BIM技術進行創新。另外，我國應積極完善水利工程建設環境，優化BIM技術市場環境和硬件、軟件環境，加強BIM技術在水利行業的推廣。

[1]關莉莉. BIM技術在水利工程設計施工運維中的應用研究[J]. 河南科技，2017（13）：103-104.

[2]孫少楠，張慧君. BIM技術在水利工程中的應用研究[J]. 工程管理學報，2016，30（2）：103-108.

[3]石俊杰. 水利工程設計應用BIM技術的思考[J]. 上海水務，2015，31（4）：40-42.

[4]周瑩瑩，關帥. BIM技術在水利工程中的應用分析[J].建材與裝飾，2017（19）：282-283.

The Necessity of Applying BIM in the Design and Construction of Water Conservancy Projects

Wang Zhenfeng

Dezhou South Dezhou Water Conservancy and Hydropower Engineering Group Co., Ltd., Ministry of Water Resources, Shandong Dezhou 253000

With the development of society, the market economy is constantly changing, and water conservancy engineering enterprises are increasing. In such a large environment, the combination of water conservancy construction and BIM technology can improve the competitiveness of water conservancy enterprises and bring interests for more enterprises. The optimization of technology in water conservancy enterprises can improve the construction quality and construction level. In the bidding process of water conservancy enterprises, the management of new technologies is also an important measure. To a certain extent, the new technology optimization management level also represents the development level of water conservancy enterprises.

BIM; water conservancy project; design; construction

TV222；TV52

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