水利水电工程数字化建设发展综述

张花娟

摘要：随着水利水电工程建设的发展，BIM、大数据和智能技术在水利水电行业有着广阔的应用前景。数字水利水电工程在设计、施工和运行管理的各个阶段，以及在工程的全生命周期，都形成了一定的应用广度和深度。水利水电数字化建设逐步形成以信息为处理对象、以BIM为核心的各种数字化应用，依托项目全生命周期的基础平台，激活和创造数据应用的新价值。

关键词：水利水电工程;全生命周期;BIM;数字化;信息化

1 数字化设计发展

近年来，数字化设计项目在工业实践中的数量急剧增加。水利水电工程采用数字化设计模式，完成了方案比选、管线综合优化、结构设计、加固、总平面布置等全过程设计。并直接输出模型、2 D和3D图纸、工程量清单、场景动画等产品满足舞台需求。输出的设计信息模型可以进一步传送到建设和运营管理阶段，创造更大的应用价值。随着工业数字化设计的不断发展，基于平台体系化、信息集成应用、数字化设计产品转移等专业协同设计，将整个设计流程逐步向数据云平台管理方向发展。

2 水利水电工程数字化建设发展探究

2.1 数字大坝

数字化大坝主要通过信息采集技术自动采集信息，用数值模拟方法指导设计和施工。网络技术、数据库技术与数据技术深度融合。设计方案、布置与调试平台、施工过程中综合数据采集与分析平台、三维可视化平台、仿真分析平台、计算结果发布、大坝施工综合管理、混凝土温度控制等。建设过程管理及安全监控。工程设计、监理、施工单位共同开发建立平台和界面。三维模型能够从设计规划到施工、质量控制、成果应用，采用咨询、分析、反馈、可视化等方法，对施工过程进行模拟、分析、计算，作出科学的预测、预报和预警，集中监测混凝土开裂风险。数字水坝是水坝建设的科学依据，对大坝质量进行统一管理，实现了对工程建设质量监测的迅速响应，各方深度参与施工质量管理活动，有效提升了工程建设管理水平。

2.2 重建工程智慧管控

“中国水电之母”丰满水电项目举世瞩目。该项目以数字化工程为基础的全智能控制模式，以全过程可视化、实时传输、智能处理、业务协同管理为基本模式，对各施工方实施安全、质量、进度的全过程控制，为各施工方提供统一的沟通与管理服务，实现工程施工各方的控制。基于统一的工程BIM模型，整合多种管控信息，形成基于单元工程的管控信息模型。以进度信息为主要驱动力，整个施工管理过程由设计、安全、质量、进度和数字资产的结果驱动。该平台集成了样品检验和质量评估表格，支持移动数据录入、现场打印、手写签名、照片上传、现场验收时信息和模型的自动连接。在统一数据库的支持下，对数据进行综合利用。深部采矿提供安全监测与评价、滚动监测与评价、混凝土温控评价、注水效果评价、危害分析与预警、质量分析、预警与控制、进度分析、预警与控制等专项决策支持功能。支持综合决策功能，如施工模拟和分析等。

2.3 实施中的数字化建造

借助大量的物联网设备和智能硬件设备，结合BIM、激光扫描、大数据、网页开发等技术，对采集到的实时数据信息进行统计分析，形成有价值的预测和控制数据，反馈到虚拟模型世界，实现虚拟模型世界的快速开发和控制。纵观数字化建设的发展历程，经历了从数字大坝到智能大坝的深度融合，从智能建筑技术到云计算、AR、移动互联网、人工智能等技术，从关键应用到系统化、平台化开发，以BIM为核心的数字化管理，结合专业应用监控系统和云计算技术，聚焦信息交互技术的方方面面，积累了大量实践经验。

2.4 管理信息化

施工过程是典型的协同工作，不同专业、不同职责的施工单位需要共享和交换信息。同样，在水利工程的建设和管理过程中，也会产生大量的信息。项目参与各方各司其职，造成信息孤岛、信息空白，导致各阶段信息丢失严重。对于项目生命周期和信息交换管理水平较低的项目，其使用和表达无法有效反馈到项目中。BIM模型中包含的信息可以高效地对项目文档进行可视化、关联和管理，为项目建设过程中的信息交流、沟通和综合管理提供有效的平台。利用BIM技术构建项目的中心资源库，可以彻底改变项目全生命周期的信息管理模式。

2.5 数据驱动设计

对于工程建设行业来说，项目建设过程中会产生大量的数据。企业将数据从设计端流向施工端更为迫切。整个行业都需要打破数据孤岛，实现数据互联。从而更好地利用数据，指导企业运营，这也是实现数字化转型的关键。由于从建筑环境中获取的数据越来越多，设计和施工过程将更容易达到预期的效果。构建与业务紧密结合的公共数据环境（CDE）是目前大多数工程建设企业应用BIM（建筑信息模型）的阶段，也是未来迈向更高、更成熟阶段的必由之路。系统的设计重点在于远程数据存储和文件管理，实现远程数据管理。这将为创作者提供单一的信息来源，从而使其设计和建造成为可能。公共数据环境从项目延伸到资源，让数据在整个项目生命周期的每一个环节流动，业主可以充分了解项目情况。

例如，作为数字枢纽，Tandem数字孪生平台可以集中处理来自各种来源、格式和阶段的项目数据，将数据进行组织和分离，形成数据丰富的数字中心，跟踪从设计、施工、交付到运营的整个资产数据。數字孪生平台通过连接现实与数字世界，以数字化的方式反映模型实体的最新情况，逐步实现预测、模拟、告知决策和自主行动，从而为设施、建筑、水利水电或任何结构及其构件提供独特的操作视角，从而实现业主、建筑师、工程师和承包商之间的实时协作。

结束语

总之，数字化是中国最先进的建筑技术。数字化技术在我国水利水电工程建设中的应用，可以全面提高水利水电工程的整体工作效率和质量，降低施工难度，更好地保证工程的整体质量。因此，相关人员应加强数字化技术应用，不断提高专业水平，充分发挥数字化技术在水利水电工程中的作用，全面保障我国水利水电工程建设质量水平，促进行业健康可持续发展。

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