水利水电工程信息模型研究及应用

沈丙旭

摘要：水利水电工程信息模型中的信息模型，对企业的发展具有重要的作用，需要确保信息采集的实时性，能够实现对最新施工信息和安全监测信息的有效利用，并对信息进行及时分析和沟通，强化工程信息的反馈职能，确保工程信息安全监测的高效采集，能够极大程度上的减少对施工造成的干扰，应该按照一定的程序和方法，建立水利工程信息模型，确保施工信息的全面和自动化采集，确保水利水电工程的良好发展。

关键词：水利水电工程、信息模型、研究、应用

1当前研究存在的问题

1.1与岩土、道路、桥梁行业类似，信息模型技术在水利水电工程行业的应用尚处于探索阶段，目前的应用案例也都是对BIM技术的借鉴，尚未建立一套服务于水利水电行业，以水利水电工程信息模型为核心的，包含水利水电工程信息模型的建立、共享管理以及使用与反馈等重要环节的理论方法体系。

1.2目前较为成熟的产品信息模型和建筑信息模型的建立方法并不完全适用于水利水电工程。水利水电工程规模庞大，需要表达的模型包括各类水工建筑物、地形、地质、工业与民用建筑物、监测仪器、支护措施、环保水保措施等，涉及众多专业的配合工作，具有一套不同于产品设计和建筑设计的独有的设计流程。

1.3目前STEP标准和IFC标准已经成为能够分别支撑制造业和建筑业信息模型共享管理的统一标准。然而，由于水利水电工程各个专业复杂多样的建筑物和地形、地质及其开挖形状，以致存在大量的非参数化模型;同时，由于各专业所负责设计的模型之间存在功能和建模方法上的差异，导致各专业使用的设计软件难以一致，以致建立的模型文件的数据结构无法统一，且有些数据结构尚未公开;不同的设计单位采用的设计软件也不尽相同;此外，水利水电工程建筑物及地质结构复杂，设计模型无法直接转换成数值仿真分析模型以用于设计期以及之后的施工期和运行期的结构分析：上述因素决定了难以使用一个统一的数据标准能够完全符合水利水电工程各专业信息模型的建模与信息传递需求，这也给水利水电工程信息模型的共享管理带来了挑战。

1.4目前建筑信息模型的使用主要是应用于建筑模型的施工过程仿真、进度控制和安全分析等方面，对于水利水电工程来说这些同样重要，但是已有研究成果较少，且主要集中于施工进度的仿真与控制方面。事实上，水利水电工程施工过程中由于突发不良地质条件、恶劣天气和施工扰动的存在，保证其结构安全与施工进度同样重要。然而由于建筑工程与水利水电工程之间施工方法与结构分析方法的差异，针对前者的研究成果并不适用于水利水电工程，因此，如何使用建立的水利水电工程信息模型为同时保障水利水电工程施工过程的安全与进度服务，也成为一个亟待解决的问题。

2水利水电工程信息模型建立

2.1水利水电工程信息模型框架

水利水电工程信息模型在建立过程中，需要加强对生命周期各阶段的管理，在实施阶段，融入一系列的技术和方法，建立完善的水利水电信息模型实施框架。首先，应该加强对水利水电工程信息采集技术的管理，实现对原始信息的采集。其次，需要建立存储技术和几何数据，能够为水利水电工程信息模型的实施提供必要条件，建立完善的信息内容。最后，需要加强对分布式网络环境下的共享信息管理，以便在不同的软件环境下，实现对信息的交互和转换功能，确保信息的合理构建，强化信息的共享功能。

2.2水利水电工程信息模型存储方式

水利水电工程信息存储方式受数据结构影响较大，应该对水利工程信息进行合理的划分，分为结构化模型的几何信息和非结构性的文件、图片和视频信息。当前水利水电工程信息存储的方式主要是由关系型数据库和文档电子仓库组成的，可以依据信息种类的不同，将信息储存在不同的数据库里。水利水电工程的专业较多，会结合不同业务需求，选择不同的设计软件，应该将非结构化的模型文件，存储在统一的数据库模型中，方便日后的管理。

2.3水利水电工程信息模型协同工作组织建立

在进行水利水电工程信息模型建立的过程中，应该对涉及到的各项维度信息进行集成，提高信息模型建立的效率，有利于实现各模型信息的有效共享，确保工程的有效开展，确保各工程工作的质量。为了加强对工程进度、安全和成本的控制，应该建立完善的信息模型，促进信息模型的信息集成、共享和使用，为协同工作提供良好的条件。工程信息模型协同工作组织结构主要包括：工程项目总承包模式、合作伙伴模式、全生命周期集成化管理模式、网络组织模式等。

3水利水电工程信息模型应用

3.1水利水电工程动态施工进度信息模型建立

第一，网格单元映射法。该方法主要运用在工程三维可视化施工面貌中，能够展现出工程建筑物的施工面貌，将施工中的信息转化为动态的安全数值，能够实现对数据的仿真计算。依据当前的施工进度情况，实现对施工信息的采集，运用动态修整预测方法，来预测后期施工进度。第二，实体映射法。通常会适用在可视化信息模型中，无法实现对施工过程的细致展示，也不能直接用于结构数值仿真计算中，但是能够实现对施工面貌的动态展示。在施工过程中，能够对施工进度状态和施工进度信息的采集，对后期的施工进度进行预测，需要按照工程項目活动的内容，来开展施工工作。

3.2水利水电工程动态安全监测信息模型建立

模拟水利水电工程动态安全监测信息模型建立，需要对施工中的动态信息进行掌握，建立在模拟计划施工状态的动态数值中，需要对实际的施工进度和施工过程进行预测，实现对施工状态的及时更新，结合实际的施工情况制定出合理的施工模型。实际施工进度状态中的数值仿真信息模型映射方法需要通过“网格单元映射法”来实现。施工结构安全状态受迁移时间施工状态的影响较为严重，应该结合具体的施工情况，制定出合理的动态数值仿真模型。

结束语：水利水电行业在发展过程中，生命周期过程存在较多的问题，应该结合水利水电工程的特点，进行深入的研究，建立在水利水电工程信息模型和实施框架的基础上，建立完善的水利水电工程信息模型，确保内部信息的合理构建、展现出信息模型的共享和使用功能。

参考文献：

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