水利工程信息与BIM技术的应用研究

张羽

摘 要：水利工程是我国的基础设施，具有建设周期长、投资大、技术复杂、规模大等特点。水利工程在工程建设过程中决定了信息类型的多样性和复杂性。工程信息是管理和决策的重要依据。信息的复杂性增加了工程管理的难度，降低了管理的效率。因此，加强对信息集成技术的研究具有十分重要的意义。介绍了BIM技术，分析了项目信息管理中存在的问题，探讨了BIM技术下管理模式的构建和措施，阐述了BIM技术在实际项目案例中提高效率的体现。

关键词：水利工程;BIM技术;应用研究

1 BIM技术概述

BIM技术起源于建筑计算机仿真系统，它以工程的分类信息为基础，建立一个三维的建筑模型，将工程的规划、施工、后期维护等各个环节的信息集成在一起。BIM技术的目标是统一工程项目的建设过程，为参与方提供工作平台，以推动信息化发展，预防施工周期争端的出现。另一方面，该技术作为虚拟建模技术，包含着工程项目所有信息模型、信息间的组织行为，通过将行为模型、信息模型结合在一起，使数据信息经由信息层、行为层到达管理层，这样一来，不但能够动态化地管理项目信息，还能为各施工阶段及时提供信息，从而建立精确性的数据模型，时刻管控施工进程。

2 BIM模型的构建

2.1 地形BIM模型的构建

地形模型是描述工程施工总平面布置的基础，是所有建筑物和施工活动的场所，也是地形开挖的受体。本文利用BIM建模软件实现了水利工程的地形建模。首先对原始数据进行分析，仔细检查河流地形的等高线，对存在问题的等高线进行修改（避免最终地形模型与实际情况的偏差），检查后根据等高线生成曲面。曲面创建主要使用不规则三角网（TIN）来描述，三角网是由组成曲面三角剖分的三角形组成，通过对某高程点所在三角形的顶点高程进行高程值的内插计算得到的就是曲面高程，这种曲面是缺省的曲面，适用于由不规则分布的采样数据得到的多变复杂的曲面，能充分表现地形的高低起伏变化。再对曲面上高程过高或者过低的错误点进行修改，最终生成所需要的地形模型。对修改好的地形再次进行分析修改，最终形成符合工程实际的地形。

2.2 水利工程建筑物BIM模型的构建

建立面向实际工程设计的数字信息模型是实现可视化仿真技术的基础。水利工程与一般建设工程具有不同的特点，其建模顺序、方法和要求也不同。目前，一些地方有关部门已经出台了建筑工程应用BIM技术的相关规定，但对水利工程没有相关规定。本文建立水利工程BIM模型的步骤如下：

2.2.1 根据BIM技术负责人的需求，确定了模型的应用阶段，进而确定了模型的建模精度。将建筑工程模型精度等级划分为lod100～lod500。水利工程模型的精度划分还没有详细定义，可以参考建设项目的BIM模型精度划分。BIM模型精细度越高，包含参数信息越多，花费人力、时间越多，同时，受制于现阶段BIM技术水平，综合考虑水利工程受气候影响大、工期长的特点，研究中模型等级多以LOD300为准。施工图阶段设计信息详细，可根据设计信息完成水利工程设计地形、建筑工程、施工临时工程和关键节点的建模，为设计碰撞、进度管理、技术交底等提供参考。后期的信息化管理也可在该精度基础上进一步完善。

2.2.2 了解工程概况，搜集各专业完善的CAD图纸，认真阅读设计总说明，了解工程建设具体要求。

2.2.3 進行人员分工和项目分解。水工建筑物的类型、结构和尺寸与建筑物所在的地形、地质、水文等条件密切相关。设计和选择都是独一无二的，组件也不是通用的。在BIM建模过程中，构件被称为“族”。通过模型试验证明，水利工程BIM建模应建立以族为单元的构件，并最终组装构件，形成完整的水工结构模型。因此，水利工程建模工作开始之前，首先要对水工建筑物以可划分为族的构件为单位进行项目分解。由于BIM软件本身的限制，在对建筑物进行族的划分时，应尽量分解到最小单元，方便后期施工模拟的进行。

2.2.4 对于模型进行图形管理和信息管理。图形管理主要包括模型配色和线型要求，模型信息管理主要包括模型的几何信息和非几何信息，几何信息包括形状、尺寸、坐标等。非几何信息包括项目参数、设备参数、生产厂家、成本价格、运维信息等。

3 水利工程信息化及应用

信息化是指充分利用现代信息技术和信息资源，充分挖掘人的智力和物质资源潜力，使社会经济发展到更高水平的历史过程。大力推进水利信息化建设，就是要发展更好的技术，更广泛地利用信息资源，提高水利工程的科技含量，适应国家信息化建设的要求。

3.1 水利工程信息特点

3.1.1 信息资源巨大且种类繁多。

在整个建设过程中，水利工程将产生地质水文勘察阶段、建设工程设计阶段、建设阶段、监测管理阶段等多种信息，也将涉及多个部门、多个专业。项目逐步推进后，将逐步细化到各个方面，提供越来越多的投标、合同、设计图纸、施工现场监测资料等商务文件。

3.1.2 信息资源实时动态性。

实时动态性是信息化最大最显著的特点，水利工程会面对各式各样的地形地质条件，勘测技术虽然一直在进步，但是因为项目规模大且工期长，仍会存在不确定因素。如今信息系统的创建，可以对水利工程信息进行实时接收与查看，在一定程度上提高了水利信息资源的利用率。

3.1.3 信息资源管理智能化。

智能化管理也是水利工程信息化的重要体现。它可以通过软件对这些信息进行存储、分类、处理、处理和优化，使所有参与者都能根据自己的需要使用这些信息。如果能在今后的发展中形成一个完整统一的体系，就可以在很大程度上解决信息失误或各方沟通不及时的问题，更有利于水利工程现代化的发展。

3.2 BIM在水利工程中的应用

BIM技术能有效解决工程信息丢失和管理不足的问题，对水利工程的发展具有重要意义。水利工程中引入BIM技术的第一步是建立水利信息模型。通过涵闸模型的建立，揭示了BIM技术在水利水电工程中应用的重要步骤。随后BIM技术向水利水电工程其他方向发展，根据水利工程施工特点，分析了BIM技术在水利水电工程施工应用过程中所遭遇的困难，初步总结了BIM技术在水利水电工程施工的优势以及应用思路，并表示BIM技术在该领域有良好的发展前景。以Navisworks软件为开发平台，研究了水工建筑的三维可视化建模方法，创建了水利水电工程动态施工可视化仿真系统。分析了当前水利工程信息特点与管理模式，建立基于BIM的信息体系框架，构建了水利工程信息模型，开发基于信息模型的HPIM集成平台。通过分析水利水电工程项目特点，既研究了水利工程信息模型的建立，又包含了信息模型共享管理以及使用的主要过程等。根据水利水电行业涉及的专业和包含的工程流程，详细介绍了BIM技术的应用价值，从长远来看，推动BIM的发展能使水利水电行业获得更高的收益，对实现参建各方的互通具有重要意义。总的来看，投入更多的资源推动BIM技术应用，能够促进BIM产业的成熟，才能从中获得更多的价值，进一步地推动我国水电现代化的建设，最终可以形成水利水电行业技术发展的良性循环。

4 结语

对于水利工程建设来讲，BIM技术的应用在提高工程质量、降低工程成本、加快施工效率等方面，都发挥了重要作用，有效保证了水利工程功能的良好性，与传统图纸设计方式相比有着巨大的优势，已经成为了水利工程未来发展的必然趋势。在实际应用过程中，应做好水利工程的勘察工作，根据工程特点及建设需求，选择合适的BIM软件，并科学搭建BIM技术平台，进而才能更好的服务于水利工程建设，促进我国水利事业的发展和进步。

参考文献：

[1]张超.BIM技术在水利工程设计中的应用初探[J].江苏水利，2018（04）：14.

[2]韩笑.BIM技术在水利工程中的应用浅[J].工程技术：引文版，2017（02）：239.

[3]李丽.关于BIM技术在水利工程中的应用分析与认识[J].农家参谋，2017（19）：211.

[4]韓丽伟.BIM技术在水利工程中的应用研究[J].科学技术创新，2017（28）：172-173.