五强溪水电站扩机工程BIM优化设计与数字化应用

康 欢，叶 锐，杨 虎，唐志政

（水电工程BIM综合应用奖二等奖，获奖单位为中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司）

项目概况

五强溪水电站位于沅水干流中下游，地处湖南省沅陵县境内。电站现有装机1200MW，总库容43.5亿m3，扩机工程装机500MW(2×250MW)，为I等大(1)型工程。五强溪水电站扩机工程是沅水水电开发收官之作，以“精品工程”的定位进行设计、施工、运维的全生命周期管控。扩机后电站总装机容量1700MW，多年平均发电量为58.87亿kWh。

BIM技术应用亮点

扩机工程BIM优化设计与数字化应用涵盖规划研究、预可行性研究、可行性研究、招标设计、施工详图设计等5个设计阶段，共涉及地质、测绘、水工、引水、厂房、施工、机电、建筑、数字工程等多个水电工程主要设计专业协同设计、应用。

①基于BIM正向设计的方案优化。扩机工程厂房设计方案的比选和优化从可研图纸直接翻模，转变为专业协同生成概念性方案后直接进行三维建模。通过正向BIM设计优化的工作方式，高效地获取了厂房建筑布置的最优方案，优化了厂区消防通道布置、防洪设计、采光节能，减少了厂房结构工程量，设计方案满足了业主对扩机工程“精品工程”的定位要求。

②创新工序，高效协同。在BIM优化设计过程中，改变了传统水电设计专业参与次序，提前了机电专业、建筑专业设计阶段（提前开展招标设计、施工详图设计工作），同厂房结构进行协同设计，充分利用三维可视化优势，完成厂房建筑方案设计比选。将建筑外墙颜色、屋顶结构、大门装饰、开窗采光、地面材质等进行准确展现。同时将建筑设计模型与水工结构模型进行了融合，展现在基于倾斜摄影的实景模型中，完美体现了设计方案所见即所得的特点，提高了参建各方的沟通效率。

③CAE集成，数据融享。在国内水电工程中，本扩机工程调压室规模及布置难度均属前例。根据五强溪BIM设计所建立的地质模型、结构模型，准确在CAE软件中建立反映真实地质条件的数值模型，准确表述结构与地层、岩体的相对位置。根据自主研发的三维软件与CAE集成系统，利用BIM模型直接导入CAE计算软件进行结构计算，计算结果导回三维软件进行结果展示及查询。基于此工作方式，调压井结构计算更为高效准确。

④工程建设精细化管理。扩机工程基于BIM数据，融合IT系统，实现动态化、精细化、实时性的工程建设管理，有效解决传统工程建设管理中数据平面化、信息协同共享难度大的问题，加强各参建单位对工程项目质量、安全、进度、成本的控制和管理。

BIM应用效益

本项目应用BIM协同设计，加强专业协同，强化沟通，减少设计变更，提高生产效率：①模型抽图日趋方便快捷，配套的标注工具、切图方式不断丰富完善；②三维软件与CAE集成系统的应用将BIM模型快速利用于结构分析、计算，提高设计决策效率；③建筑、机电等专业提前深化设计、广泛参与三维协同，让水电工程设计方案更快速准确的确立；④建筑风格与实景模型相结合的展示方式让项目决策者提前全面了解设计风格与理念，便于精准决策,BIM协同设计比传统设计节约工时大约40%。

五强溪水电站工程效果图

BIM模型效果