陕西东庄水利枢纽引水发电系统BIM设计与应用

焦小琦，毛拥政，补舒棋

（水利工程BIM综合应用奖二等奖，获奖单位为陕西省水利电力勘测设计研究院）

工程概况

东庄水利枢纽工程距西安市90km，是泾河控制性水利枢纽工程，水库正常蓄水位789m，死水位756m，总库容32.68亿m3，设计灌溉面积145.3万亩，电站装机容量110MW。本次BIM设计主要应用于东庄引水发电系统。东庄引水发电系统由进水塔、引水隧洞、供水隧洞、排沙隧洞、地下厂房及开关站等建筑物组成。工程项目技术复杂，涉及地质、水工、金属结构、水机、电气、暖通、建筑等多个专业，地下洞室空间关系复杂，专业间协调工作量大，适合利用BIM设计技术解决工程设计中的问题，提高设计质量和效率。

BIM设计与应用

通过在设计阶段运用BIM技术，使多专业实时在线协同进行设计方案的布置、协调，从而寻找到了更加合理的设计解决方案。

项目总工、设总根据工程规划成果与各专业综合协调进行总体设计，确定建筑物布置骨架后，在VPM在线环境完成总体骨架设计和发布，各专业人员则利用已发布总骨架进行方案设计。

地勘专业人员建立了地层岩性、地质构造、地下水位模型；道路专业人员将公路软件完成的道路设计成果导入VPM平台；水工专业人员根据地形地质条件及总骨架进行水工建筑物的布置；水机、电气专业设计人员利用陕西省水利电力勘测设计研究院建立的设备模板库和管路模板库，根据工程总体控制的空间位置、尺寸，布置设备及管路；建筑、结构、消防、通风专业设计人员在VPM平台上同步进行出线平台的综合楼、GIS楼建筑物以及相应的消防和通风系统设计；金属结构专业人员依据设备的控制条件，拟定闸门、埋件、启闭机设计尺寸，使用参数化方法进行闸门优化设计，并进行二维图纸出图。

东庄引水发电系统三维布置图

东庄水利枢纽引水发电系统布置图

地下电站厂房纵剖面及厂房内水机、电气、暖通、消防布置

工程三维模型为方案汇报、技术交流、图纸校审提供了很大方便，实现了土建专业与机电、金结专业之间的三维协同，完善了以VPM为主平台，综合其他BIM应用软件的协同设计解决方案，提高了工程设计质量和效率。

特点与创新

①利用VPM平台实现了BIM正向设计，提高了协同效率，完成了传统CAD技术做不到的信息传递。在方案前期审查会中，利用CATIA，仅花费1天时间即完成了地下电站厂房方案比较，为方案确定争取了时间。

②利用模型进行碰撞检查、虚拟漫游，优化了机电布置，减少了设计误差。

③利用CATIA总骨架控制下级骨架，实现了自上而下设计的参数化驱动应用。

④通过水工专业模板库和CATIA知识工程，快速完成水工建筑物单体设计。

⑤利用MIDAS进行地下洞室群有限元开挖设计及稳定计算，并进行了地下洞室开挖顺序施工模拟。