BIM技术在水利工程中的应用分析

孟祥爱

（沂南县界湖街道农业综合服务中心，山东沂南 276300）

0 引言

BIM技术指的利用三维技术、CAD技术等，共同形成的多维模型信息化技术。该技术主要被应用于施工项目中，在其设计、建设以及管理中均能被广泛应用。BIM技术贯穿到施工项目运行的全过程，能让施工人员了解施工的周期以及相关信息，并能通过数字工程的模拟工程展示施工过程的实施状态，为工程角色、设计以及建设等工作提供数据支持。

1 BIM技术概述

BIM技术是在多种技术共同支持下产生的新兴技术，是对传统的二维技术的转换，与三维数字技术相似[1]。将该技术应用于水利工程施工中，能有效提升施工过程的环保性，促使该行业的转型与发展。将BIM技术应用于施工工程中，能对其虚拟的信息进行可视化，对施工成本以及工期进行有效地控制，同时，还能发挥施工协同管理等方面的作用，促使施工工程设计、决策及运行环节的工作水平有效提升。同时，使用该技术能有效减少资源的浪费，缩短施工工期，提升施工工程运行后产生的经济效益，并在此基础上确保施工质量达标。

BIM技术在不断发展的背景下，运用范围逐渐扩大，能扩展至建筑工程以外的行业中。作为一种发展趋势，BIM技术受到较多人的关注。水利工程正处于建设的转型时期，在对其管理的过程中，应注重信息划分应用，在信息化的辅助下，实现现代化建设的目标。将BIM技术应用于水利工程中，能促使该目标有效实行。

2 BIM技术意义

1）BIM技术应用在水利工程建筑中，能有效提升其工程质量，加快工程施工的进度，有效缩短施工工期，故该技术在水利工程施工中应用效果较佳。主要的应用技术是3D技术与4D技术，合理运用以上2种施工技术，能促使建筑施工方案以及工艺进步。这样能更好地避免在施工中产生各种问题。纵观整个施工过程，尤其是在钢结构以及机电安装过程中，BIM技术的应用能推进水利工程施工工作细化以及深化，对施工工程量进行合理的计算，在水利工程中应用BIM技术的优势的不言而喻的。对施工的平面管理以及现场管理中，使用BIM技术能对该过程中消耗的资源进行合理分配，实现对资源的最优化分配。

2）BIM技术的应用能为水利施工工程的开展打开新时代的大门，使施工工艺及设计工作趋向数字化以及信息化，让水利工程的施工质量、成本以及施工目标均达到预期需求，能对各项参数予以有效控制。除此之外，BIM技术的应用能让施工工作更具规范性以及科学性。

3 BIM技术协同设计方法

传统工程设计中，缺乏针对施工过程的统一化平台，导致施工过程中各种资源及信息不能实现共享的效果，导致施工过程中产生信息闭塞的情况，故在对这一环节进行调整的过程中，应不断对其他环节产生变化，这一方式可能会对设计质量产生影响。将BIM技术应用到其中能有效解决传统设计过程中产生的问题，进一步保证数据传递的准确性，实现施工过程中各个部门中的有效交流。

BIM协同功能要求在整个施工过程中，各个施工环节及施工部门均能合理配合，共同参与到施工工作中，BIM技术的协同设计工作应严格遵守施工相关流程以及规范，才能更好地完成工作[3]。

应遵循以下几点工作流程。第一，工程设计人员应结合水利工程施工的实际情况，构建其基础模型，以此为基础，对其他环节中模型的设置工作制定标准。第二，BIM技术的协同设计工作包含的环节及流程较为复杂，其中结构、建筑、电气等的建设专业均需要应用到BIM技术。首先建筑结构工程师应使用合理化的方式构建结构模型，将该模型交由其他环节工作人员，对其涉及的模型进行进一步优化以及细化，最终实现模型的整合。第三，利用各个施工环节的模型信息，构建建筑信息系统，对制定完成的模型进行有效的检查，检查其运行过程中是否存在矛盾现象。当检查完成确认无误之后，方能将工程设计图纸导出。如果在这一过程中发现其存在问题，则应将其返回上一步，进行细致检查以及妥善处理。

4 BIM技术与三维设计的区别

4.1 基础功能差异

传统的三维设计方式仅能构建三维效果图，对水利工程项目的建设情况进行虚拟化。但是BIM技术实行三维设计的过程中，具有将模型以及虚拟化内容转换成现实的作用。同时，该技术还能应用到工程设计、工程数据分析及项目管理中。BIM技术与三维设计技术相比，设计方式更加优化，效果更高。

4.2 协调功能

协调性是传统三维设计技术的不足之处，而BIM技术却具有较强的协调性。一方面，BIM技术的应用能借助其数据库中的数据信息，对施工过程以及施工项目运行过程提供指导性作用。另一方面，还能针对施工的不同环节，协同产生的数据信息，并对其进行自动化检查，方便施工人员对施工工程进行全方位的观察，更加有益于其发现施工工程中产生的问题，并针对其存在的问题进行科学的处理。该技术的应用，使辅助施工人员在整体施工工程完成之前，可以进行调整及变更，减少在施工设计环节中产生的偏差及失误，让施工工程准确性提升。此外，借助该技术还能减少对人力物力及财力的消耗，实现节约施工成本的目的。

4.3 数据信息功能

传统的三维设计方式是在二维设计方式的基础上展开的设计方法，故使用该技术对数据进行处理，缺少严谨的逻辑性。但是BIM技术能以更加严格的逻辑关系对数据进行储存，一旦一项数据发生改变，与其相邻的数据均会发生转变，这样的数据管理方式能更好地提升施工工程的严谨性及准确性。

4.4 可视化

相较于传统的三维设计方式，BIM技术具有可视化原则。当前水利施工工程较为多样化和复杂化，工程施工中涉及的环节较为多样与复杂。在BIM技术的辅助下，工程设计人员能对施工的整体结构以及内部布局情况产生较为直观的把握，更大程度上降低设计工作人员的设计压力以及施工工作人员的工作压力，进一步提升建筑施工成果的质量，使之符合建筑施工设计的需求。

4.5 设计流程

BIM技术与三维技术相比，其指导下的水利工程设计流程更加符合现代化的设计理念，能让水利工程设计工作符合设计要求，达到设计标准。

5 BIM技术在水利工程中的应用

5.1 基于地形BIM模型的土方量计算

对水利工程建设中的土方量的测量以及计算结果，是整个施工工程运行的重要依据，能为施工预算、施工设计以及施工现场的安排提供参考。当前，土壤计算的软件多由AutoCAD系列和GIS、遥感系列两种系统构成[5]。使用BIM技术对土方量进行计算，以BIM技术为施工过程中提供的模型为基础，在BIM技术辅助下建设的模型，能与施工现场完全符合，具有较强的真实性。

首先，对原始地形曲面模型以及设计模型进行绘画，以上两个空间三维模型绘画的结果之间存在交点，并能将交点连接成线。连接线也就是原始地形曲面图与施工设计曲面图的交汇线，其交汇线中所包围出的空间，就是施工中应该开挖或者填筑的土方量，在此基础上能生成体积曲面。其次，在BIM技术下，生成的原始地形曲面以及设计地形曲面是动态化的，中间也具有一定的关联性。在水利工程施工方案选择中，借助模型，加快土方开挖以及填筑的实验的速度，对土方的开挖量以及填筑量进行准确计算，可以选出更优的土方开挖方案。

5.2 水工建筑物BIM模型的应用

5.2.1 基于水工建筑物BIM模型的枢纽布置

水利工程枢纽布置工作的根本任务是对水利工程的水平以及高程进行计算，并合理布置。水利工程是较为复杂的工程项目，在设计过程中，不能以一般的确定算法解决其建设中的枢纽布置任务，应先了解施工条件，并在此约束下，选择合适的施工方案。当前施工方案均在平面的基础上建立，在此过程中需要工作人员具有较为丰富的施工经验，并掌握较强的综合性推理能力。

在对比不同方案的过程中，建立水利工程的BIM模型，并结合当地的地形，对建设完整的项目总体沙盘，能让建设人员更加直观地了解到水利工程以及其周围地形之间的制约关系。同时，在BIM技术下建立的模型，还能实现空间上的移动，并能实现更改一处内容，带动其他内容共同更改的效果，能让每一个决策均成为对施工工程整体进行更改的决策，并完成可视化沙盘。在项目比选阶段实行可视化，能让项目工程的参见者均对项目工程有较完善的了解，实现对其项目的有效控制，更好地了解水利施工工程的重点以及难点，并实现对资源的合理化配置，为后续施工工作以及组织设计工作的优化奠定基础。

5.2.2 BIM模型信息的应用

1）管理信息化。建筑施工工程是较为典型的协同性工作，针对不同专业以及不同职责的工作人员，应完善施工信息的共享，并针对信息完成交流，在此过程中会产生较多的信息量[6]。如果在施工工程运行中，各个项目的参建者各自为政，不能实现对信息交流，则可能会产生信息孤岛或者断层的情况。BIM模型中蕴含大量的信息，借助BIM技术能实现信息的可视化、关联性以及高效性，能推进项目建设过程中信息的交换与共享，并能为信息的交换提供有效的平台。按照项目实行的不同阶段，将BIM技术信息化平台进行划分为设计管理信息平台、项目实施阶段信息平台和项目验收及运维信息平台。设计管理平台中包含项目建议书、项目可行性报告以及初步设计3阶段的信息；项目实施平台中包括施工图设计和施工技术交底阶段的信息；项目验收与运维信息平台中包括竣工验收，以及项目运行维护阶段的信息。因此，使用BIM技术建立项目中央信息储存库，缩短了工程项目的生命周期，转变了信息的管理方式。水利工程在建设过程中，需要投入较多的资金，建筑工程中需要较多施工人员，并且一旦建成，使用周期较长，流动人员较多，因此，部分隐性的失误现象则可能会对整个建设工程产生较大的损失。应用BIM技术建设信息管理平台，能确保信息的完整性，提升信息的准确性，让信息的源头实现可追溯。

2）技术信息化。水利工程施工较为复杂，施工量较大，施工中需要面临的难点也较多，当前我国水利工程施工技术存在不足之处。BIM技术是对建设工程的物理性质以及功能性质予以描述的信息库，利用该技术建立BIM模型，并在设计及施工等环节中应用。对于完整的BIM技术来说，其中不仅包含虚拟的三维模型，更包含可视化的施工任务以及施工顺序内容，这些信息能实现对施工工程的安排，确定施工计划及整个施工内容。BIM模型中运含水利工程的定量信息，能直接与成本数据库关联，并对工程项目的前期投入控制产生较好的控制效果，制作出较为精密的模型，实现对项目成本的准确估算。

6 应用过程中的注意事项

应用BIM技术应与建设工程实际发展情况相适应。设计单位应以其自身发展情况，在调研的基础上完成平台的选择，充分认识到自身发展的需求，确保BIM技术能发挥其最大的作用。

设计中使用BIM技术不应采用全面铺展的方式，而是应先针对某一个环节进行试验，并逐渐推广。同时，建设中还应熟练掌握BIM技术，并对其进行评价，分析该技术是否满足当前工作模式。

当前应用BIM技术，均需要引进较多的外国设备，因此，可能会产生技术的实际应用情况与国内市场发展情况不相适应的问题。在BIM技术的应用初期，一定要有专业的工作人员及技术人员提供技术指导，在掌握技术的标准用法后实行施工工作。

BIM技术的应用需要耗时较长的时间，其技术应用情况能决定建设内部组织恩怨的安排。部分设计单位刚开始使用BIM技术时，急于求成，导致技术的应用范围较大，致使在未真正了解该技术时就盲目使用，导致建设任务的最终目标无法完成，严重时可能会对整个施工流程造成损失。

7 结语

综上所述，当前时代发展速度较快，水利工程项目的规模也逐渐扩大，对我国水利工程项目的发展产生了较好的影响，同时也给其发展带来了较大的挑战。为进一步提升其建设效果，应积极利用BIM技术，借助其优势，确保水利工程高效完成。此外，合理运用BIM技术还能有效缩短工期，减少施工投入等。故应积极利用该技术，并遵循其注意事项，为建设工程单位创造更多的经济价值。