BIM在水利工程设计及施工中应用的必要性

王振锋

BIM在水利工程设计及施工中应用的必要性

王振锋

水利部漳卫南局德州水利水电工程集团有限公司，山东 德州 253000

随着社会的发展，市场经济也在不断变化，水利工程企业不断增多，在这样一个大环境中，水利工程施工与BIM技术相结合可以为水利企业提高自身竞争力，给企业带来更多的利益。水利企业中技术的优化可以提高施工质量以及施工水平。在水利企业招标过程中，新技术的管理也是一个重要的衡量标准。新技术优化管理水平在一定程度上也代表了水利企业的发展水平。

BIM；水利工程；设计；施工

1 BIM简介

BIM，即建筑信息模型，也就是通常所说的利用数字技术整合工程项目的所有信息形成的工程数据模型。它是一种数字化的表达方式，能够连接不同阶段各环节的数据，并能详细完整地描述工程对象，所以被工程各个参与体广泛接受与应用。一方面，它具有单一的工程数据源，可以解决分布式工程数据同一性与共享性等问题。另一方面，它还是一种数字化的设计、管理、建设的方法，能够提高各工程的效率，降低系列工程风险。

2 BIM技术的特点

BIM技术有三个主要特点，分别是模拟性、可视性以及相互联系性。首先是模拟性，BIM技术与传统的计算机构件模型不同。在以往的水利工程模型中，大多是平面图纸或者3D模型。BIM技术属于4D模型，在3D模型的基础上增加了时间维度，使模型在水利工程管理中，使用价值更高。其次是可视性，在传统的水利工程模型设计中，大多是2D的平面图纸，水利工程在模型中的立体感比较弱。设计人员在进行工程设计时，可能会导致设计图纸没有鲜明的特色，可视性较低。但是BIM技术下的图纸设计是三维立体图形，在图纸中可以查看建筑项目的所有信息。这个基于BIM技术设计的建筑模型可以从施工前使用一直到施工结束。每一个水利工程环节都可以在可视化的条件下进行施工。最后一点是相互联系性。人的生老病死就是一生的周期，世间万物都有自己的周期。这个理论同样适用于工程施工。无论是建筑工程还是水利工程，都符合生命周期理论。在水利工程的全周期中，每一个环节都有紧密的联系。如果将各个环节分解开，那么水利工程就会显得不完整。BIM技术可以将建筑周期紧密相连。在BIM技术背景下设计的模型，每个工程阶段都是紧密相连的，因此BIM技术还具有相互联系的特点[1]。

3 BIM在设计及施工中的具体应用

3.1 在设计阶段的应用

设计阶段是BIM的基础阶段。建模等大部分工作都是在这一阶段完成的。工作量虽然大，但是利用BIM技术将会使设计工作质量更好、效率更高，不同专业之间也更容易协调。（1）质量高。质量高是指交付的设计成果质量更高。因为基于BIM技术的设计软件，采用二、三维一体化设计技术，可以直观地看到设计三维效果，“所见即所得”。因此，设计中的错误在设计过程中很容易就会被设计人员或者检查人员发现，比较容易纠正。（2）效率高。在设计过程中，BIM技术“一模多用”的计算协同可显著提升设计工作效率。一是因为基于BIM技术的设计软件，二、三维可同步设计，在完成一遍三维模型的同时，二维是三维的特殊视图，施工图可通过算法自动生成，无须做多次绘制。二是因为各专业CAD系统均可以从BIM中获取相关的数据和图纸信息，不需要再重复录入或者绘制，节省时间。（3）三维呈现。协调专业衔接是工程设计过程中常常会遇到的难题，而BIM使这一工作变得更加简单。因为BIM所呈现出来的三维设计，很容易看到其他专业的设计变化以及各专业之间会产生的相互影响，一目了然，沟通比较容易，所以各专业之间的分工与协助也变得相对简单[2]。

3.2 在施工阶段的应用

3.2.1工地运用规划

对于施工时间较长的项目，管理的重中之重应放在施工环节。在建立BIM模型的过程中，必须综合衡量构件组成和操作流程。首先，充分了解和掌握设备模型、技术人员、原材料等存在状况，并结合图纸和各阶段、各环节中所需的材料、技术等实际，选择最佳方案。

3.2.2工地现况建模

通过运用BIM技术，能够综合施工队伍和工程建设现地环境因素等，构设包含现场环境、设施设备、周边条件在内的三维立体模型，并且可以根据实际需要做出相应调整。在三维立体模型的基础上，能够增加时间维度，从而构设4D模型，以调整不同部位的施工流程。这种建模技术具有强大的互动功能，能够使业主和施工人员之间实现信息资源的实时共享和互联互通，使业主能够实时了解施工进度和环节，并可以将业主的意见、建议和所求情况及时进行反馈给施工人员，从而根据需要进行调整和改进。通过对比，我们不难发现，这种建模技术的特点和优势是传统方式难以望其项背的。

3.2.3工程造价应用

水利工程专业强劲，投资规模大、施工对象结构多样，在传统的2D图纸上设计不能体现效果，各种施工人员和要素不能及时进行沟通协调，造成随意更改、尺寸难以把控和项目遗漏等问题，并且最终导致项目造价不准。采用BIM技术能够最大限度弥补这一缺陷。通过各个专业软件进行合理架构，通过建立三维模型对各个环节、各个领域所需的信息资源等进行实时处理，实现互联互通和实时共享，便于各方及时联络，从而大大节约时间成本与沟通成本。传统的二维设计不能满足水利工程专业强、投资规模大、建设对象复杂的设计特点，不能充分协调各个专业的施工，易发生设计变更和项目疏漏等现象，增加了工程成本。基于BIM技术的协同设计和三维设计，使用专业的设计软件，在不改变原有设计的前提下，通过三维模型来提供所需的信息，有效地解决了沟通问题。由于水利工程造价特性不断地投入使用，对工程效率的提高起到了促进作用，有效防止了设计变更，进而提高了生产效率，降低了生产成本[3]。

3.2.4工程量计算

BIM技术在水利工程施工阶段的应用能够优化施工工程量的计算。传统的工程量计算技术大都采用人工核算的方法，人工投入较大，核算效率较低。BIM技术能够通过三维模型直接得出施工的工程量，并且工程量数据准确度较高，提升了工程量计算的效率。

3.2.5施工进度模拟

BIM技术在水利工程施工阶段的应用能够模拟施工进度，了解水利工程全貌和水利工程的整体布局，掌握水利工程的施工过程，及时发现并解决水利工程的施工问题，提高水利工程施工的安全性，减少返工现象，提高施工质量。

3.3 在运行过程中的应用

3.3.1信息集成

BIM技术有效集成了决策、设计、施工等各个建设过程的信息，可以使运行管理单位更了解整个建设项目的建造过程。如果在运行过程中出现问题，也可以找到问题根源，及时处理。

3.3.2智能化管理

BIM技术的应用，工程及其相关的信息均有存储。利用这些信息，并通过运用信息技术，可以对水利水电工程的运行过程进行智能化管理，实现智慧水利[4]。

4 BIM在水利工程设计及施工中的应用总结

4.1 创新点

（1）依托3DE平台实现多专业实时、在线、协同、正向设计，确保数据源的唯一性和设计方案的最优性。基于最新设计产品全貌的实时获取，全方位及时把控设计进度，基于在线工作用户信息，及时了解项目占用资源和人力成本消耗，实现设计全过程数据管理，开创了数字设计业务全新的工作模式。（2）自主研发重力坝智能设计程序，将设计规范和公司自有知识工程融入其中，实现水利工程设计的智能化、标准化、快速化。（3）自主开发应用可交付的“基于BIM的设计信息管理系统”，为水利工程的BIM应用提供有利的支撑平台和可借鉴的实践经验。

4.2 经验教训

（1）现有的BIM标准体系还存在一些不足的地方，还需要进一步规范标准。（2）三维校审在检测模型的碰撞问题上有很强的优势，但在检查模型的桩号、尺寸、角度等具体设计细节方面没有CAD直观，原因在于CAD校审时有大量的标注信息做参考。如何更方便三维校审是下一步需要继续研究的问题[2]。

5 BIM在水利工程中的发展前景与展望

目前，能给人们设计工作过程中带来的最大的便利就是协同设计。目前的协同设计指的一般是基于互联网的一种沟通手段。但是BIM的出现给人们带来了未来发展之光。协同技术与BIM技术成为相辅相成、相互依赖的整体。协同成为一个核心理念，并且BIM为协同设计提供了众多的便利。协同不再是以往的单纯文件的参考，而更是设计手段的一种。借助BIM技术可以让更多的主体参与进来，从水利工程开始到结束更多的数据被利用，并且数据一次输入便可终身利用，这具备了更广泛的意义，极大地促进了效率的提升。

设计更加多维化，以前我国水利工程使用的图纸基本上都处在2D时代，所有的生产建设全都依赖2D图纸。2D无法准确描述客观实体，也对BIM的应用起到了一定的阻碍作用。未来3D图纸将会被越来越多的人接受，不仅能够精确地表述水利工程的相应特征，而且能进一步将所有的数据都融入图纸之内。一份图纸，所有的专业工程都可以使用，并且可以利用这份图纸分析结构、分析材料、分析系列数据。

6 结语

我国应积极优化BIM技术的政策环境，制定BIM技术的相关政策，为运用BIM技术的水利工程企业提供税收政策和财政政策保障，加强对BIM技术的政策支持。我国应不断提高BIM技术水平，加强对BIM技术的研究和开发，借助其他国家的先进技术经验对BIM技术进行创新。另外，我国应积极完善水利工程建设环境，优化BIM技术市场环境和硬件、软件环境，加强BIM技术在水利行业的推广。

[1]关莉莉. BIM技术在水利工程设计施工运维中的应用研究[J]. 河南科技，2017（13）：103-104.

[2]孙少楠，张慧君. BIM技术在水利工程中的应用研究[J]. 工程管理学报，2016，30（2）：103-108.

[3]石俊杰. 水利工程设计应用BIM技术的思考[J]. 上海水务，2015，31（4）：40-42.

[4]周莹莹，关帅. BIM技术在水利工程中的应用分析[J].建材与装饰，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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