BIM技术在水利工程设计中的运用分析

王欣垚

摘要：在我國经济快速发展的背景下，人们的日常生产和生活质量得到有效提高，建筑行业也得到了快速发展。在建筑行业快速发展的过程当中，BIM技术逐渐出现在人们的视野当中，并且得到水利工程领域的重视，加强其在水利工程设计过程当中的应用。BIM技术在水利工程设计应用的过程当中仍然会存在一些常见的问题，这就需要建筑单位相关部门对BIM技术运用过程进行研究论述。基于此，文章首先从两个方面分析了BIM技术的概述，其次从4个方面分析了BIM技术在水利工程设计中的重要性，再次从8个方面提出了BIM在水利工程设计中的应用，最后提出了加强对技术的定期维护与检查工作。

关键词：BIM技术；水利工程；总体设计；运用

中图分类号：TV222.1    文献标识码：A

Analysis of the Application of BIM Technology in Hydraulic Engineering Design

WANG Xinyao

（ PowerChina Beijing Engineering Co.， Ltd.， Beijing， 100024 China）

Abstract：In the context of the rapid economic development in China ， people's daily production and quality of life have been effectively improved， and the construction industry has also developed rapidly. In the process of the rapid development of the construction industry， BIM technology has gradually appeared in people's vision， and has been paid attention to in the field of hydraulic engineering，strengthening its application in the process of hydraulic engineering design. There are still some common problems in the process of the application of BIM technology in hydraulic engineering design， which requires the relevant departments of construction units to study and discuss the application process of BIM technology. Based on this， this paper first analyzes the overview of BIM technology from two aspects， then analyzes the importance of BIM technology in hydraulic engineering design from four aspects， then puts forward the application of BIM technology in hydraulic engineering design from eight aspects， and finally puts forward to strengthen the regular maintenance and inspection of technology.

Key Words： BIM Technology; Hydraulic engineering; Overall design; Application

在建筑工程的相关技术当中，BIM技术占有相对重要的地位，在水利工程的设计过程当中，加强对BIM技术的应用，能够有效地实现水利工程的数字化设计，在一定程度上能够有效地提高水利工程的施工效率，能够有效地实现水利工程的可视化管理，能够有效地降低水利工程施工过程当中的风险。虽然BIM技术对水利工程发挥着非常重要的作用，但是在实际的应用过程当中仍然存在一些问题，由于我国尚处于BIM技术应用的初级阶段，很多建筑范围没有对技术进行深入地解和掌握，相关工作人员也无法熟练地应用BIM技术，这就需要建筑单位采取有效措施进行管理，推动BIM技术在水利工程当中的有效运用。

1 BIM技术的概述

1.1 BIM技术的概念

BIM技术是以CAD技术为基础的一项应用技术，同时也被称为“建筑信息模型”，在现阶段工程实践过程当中，BIM技术是最为关键的一项技术。BIM技术是一种综合性的技术，是由很多不同的技术组合而成的，具有共享性、开放性、绿色化、开放性、协调性等优势。随着BIM技术已经在各个行业得到广泛应用，我国建筑业绿色发展水平在一定程度上得到有效提高，工业信息化水平也得到了有效提升，对我国的城市建设具有非常深远且深刻的影响。由于BIM技术在各行各业的应用范围较广，同时BIM技术作为平面设计的基础性技术，在工程技术到三维化设计和建筑技术的发展中都有着举足轻重的地位。此外，BIM技术在可视化、虚拟化、工程造价等方面相较于其他技术具有非常显著的优越性，是BIM技术在工程建设中的应用水平得到有效提高，为工程决策方面的科学合理性提供保障，同时在工程的整体设计、规划、施工、交付等方面具有重要意义。利用BIM技术可以大大缩短工程的建设周期，从而最大限度地为建设单位带来巨大的经济效益。从时间上讲，由于我国在应用BIM技术上BIM技术还处于初级阶段，很多行业的相关人员没有对BIM技术进行充分地掌握和了解，无法熟练地运用BIM技术，这就使得我国越来越注重提高工程的质量，并加强了BIM技术在工程设计方面上的应用，施工企业也逐渐加强了对BIM技术的重视[1]。

1.2 BIM技术在水利工程中的应用现状

现阶段，从BIM技术在国内的应用现状来看，由于BIM技术在我国尚处于起步阶段，很多行业和领域的设计单位和企业都在采用BIM技术，但是在BIM技术的应用过程中，不管是在深度上还是在广度上都没有达到BIM技术的标准和要求。BIM技术在国内尚属探索阶段，但是其未来的发展前景非常广阔。BIM技术目前主要应用于民用建筑企业或者工业建筑企业，这些建筑企业大多分布在天津、北京等城市，同时BIM技术在北京的应用范围相对于天津而言要大得多。BIM技术的应用将在一定程度上有效地促进房地产行业的开发和发展，主要是由于BIM技术能够直接应用于建设工程的项目中。总体来说，BIM技术所包含的大量信息为其在建筑业中的应用打下了良好的基础，能够有效地推动建筑行业未来可持续发展。

2 BIM技术在水利工程设计中的重要性

2.1 有利于进行数字化发展

利用BIM技术进行水利工程设计，能够有效地实现水利工程的数字化发展。利用BIM技术可以将水利工程施工建设过程中的各个环节都进行三维模型的制作，同时可以利用数字化的方法将三维模型展现给水利工程的相关部门。BIM技术在水利工程设计的实施，一方面，在水利工程相关数据和信息的查询过程当中，BIM技术可以为水利工程设计相关管理人员提供便捷；另一方面，在水利工程设计方面，BIM技术可以在一定程度上对项目的设计做出合理地调整，从而使水利工程设计图纸的所有资料和信息变得更加精简，同时加强了工程设计人员之间的沟通和交流。

2.2 有利于提高施工效率

利用BIM技术进行水利工程设计，能够有效地提高水利工程的施工效率。水利工程建筑单位在对水利工程的关键环节进行模拟的过程当中可以利用BIM技术，能够有效地实现对施工人员的科学指导，使得施工队伍的整体素质和施工水平得到全面有效地提升，使水利工程施工人员能够熟练地应用BIM技术，从而在一定程度上提高了水利工程施工工作的效率，为水利工程建设的质量和安全性提供有效保障。同时，在水利工程正式投入使用之后，利用BIM技术能够实现对水利工程运行情况监督起到了重要的作用[2]。

2.3 有利于可视化管理

利用BIM技术进行水利工程设计，能够有效地实现水利工程的可视化管理。在进行水利工程设计的过程当中，相关设计人员需要对水利项目的地理环境信息进行实地考察，然后绘制出准确的信息地图，然后利用BIM技术建立水利工程的地形模型和建筑的模型，从而有利于施工人员对水利工程项目建设中的关键环节进行全面地控制。同时，相关部门在水利工程项目管理中引入了移动通信技术和信息技术，有利于水利工程相关管理人员对施工现场的具体情况进行可视化的管理，从而实现对整个水利工程项目的全面控制。另外，利用BIM技术还能进行碰撞检查，对工程方案作出优化调整，为水利工程施工作业的顺利进行提供保障。

2.4 有利于降低施工风险

利用BIM技术进行水利工程设计，能够有效地降低水利工程施工风险。通过BIM技术的利用，可以从多方面、全方位地对水利工程设计进行分析，相关人员能够在第一时间内发现存在的潜在危险，并且具有针对性地采取有效措施并加以完善。同时，利用BIM技术能够动态模拟水利工程的整个施工过程，及时发現施工过程中存在的安全问题，然后制定相对应的预防措施和对策，从而能够有效地降低安全事故发生的概率。这些都是在水利工程建设中BIM技术的优越性，应该得到各行各业的广泛关注和推广，充分发挥BIM技术的应用价值[3]。

3 BIM技术在水利工程设计中的应用

3.1 在总体设计方面的应用

BIM技术应用于水利工程的整体设计。BIM技术是一种以数字形式表示设备的物理和功能特征的技术，能够实现知识资源的有效共享，是一种具有数据共享功能的信息系统。通过BIM技术，可以为水利工程项目的全部决策提供相关依据。在项目建设的各个阶段，通过BIM技术对项目进行插入、抽取、修改等操作，使BIM技术能够在整个项目的总设计中起到很好的作用，从而实现立体建筑的整体布局。利用BIM技术可以建立模型和分析函数，可以有效地传递和反映施工单位的意向，从而实现多方案的优化。针对水利工程建设中涉及到的水工、机械等，可以按照有关规范建立相应的模型，并与水利工程项目建设总计划进行联合布置。同时，将三维立体网格三维建模技术应用于水利建设工程的施工中，建立相应的设计曲面，从而有效地生成施工图及对应的工程量[4]。

3.2 构建地形模型

建筑单位在进行水利工程的设计时，需要利用BIM技术对施工现场的地形进行模型构建，主要包括施工过程中地形挖掘的接收器和施工活动现场，都是进行地形构造时的建模。在创建水利工程施工布局的过程中，地形模型具有不可替代的功能，并且在整个工程布局中具有基础性。在建立水利工程地貌模型的过程中，首先必须建立曲面，同时还需要分析水利工程项目的河流地貌和相关设计环境数据，不断地修正等高线。在建立完整的三角网格时，必须采用不规则三角形网格，不规则三角形网格其实就是曲面三角形网格。在建立地形模型的时候，利用不规则的三角形网格，能够很好地呈现出水利工程项目地形的起伏程度，为起伏变化呈现的准确性和全面性提供保障。

3.3 构建建筑物模型

在设计水利工程的过程当中，建筑单位相关部门需要利用BIM技术对建筑物模型进行构建。可视化模拟技术是建筑信息建模技术中非常重要的技术之一，想要充分发挥可视化模拟技术的功能，必须建立典型、精确的工程设计信息模型。因而，建筑单位在建立水利工程建筑模型时，无论从建模的先后次序或者方法上，对于同地形的建模来说都存在着较大的差异。现阶段，在应用建筑信息模型技术方面，很多部门都已经建立了相关法律法规，但在水利工程建设领域却涉及很少。建筑单位在建立水利工程建筑模型时，都应遵循以下6个步骤：第一，相关管理人员需要依据建筑信息模型技术来确定地形模型的适用阶段，以此来确定地形模型的准确性；第二，相关人选需要全面搜集有关水利工程建筑物的CAD设计图纸，提高对水利工程特殊需求的熟悉和了解；第三，需要对有关人员的工作进行明确分工，并对指派的工作项目进行了认真地执行，确保项目任务的有效落实；第四，需要格外重视和强调地形建模过程中所包含的信息和图形的管理工作；第五，对于所使用的相关信息模型技术，必须要加强与建模设计图的有效结合，才能更好地实现地形的建模，同时在建立水利工程地形模型时，需要及时发现存在的相关问题，然后在第一时间内进行问题分析并做好相应的记录；第六，建筑单位在应用施工信息建模技术的过程中，必须认真、严谨地审核地形模型的质量，从而为地形模型的质量和进准度提供保障[5]。

3.4 布置建筑物枢纽

由于水利工程中的枢纽布局问题十分复杂，所以常规的求解方法或算法很难得到有效地求解，这就需要建筑单位必须将水利工程的实际情况作为基础条件，然后对各种方案进行优化和完善。传统的方案选择方法都是基于平面设计的，对相关人员的综合分析能力和实践操作经验都有着很高的要求。建筑单位在设计方案比较和选择的过程当中，采用BIM技术对各个水工建筑物的模型进行构建，并将其与地形进行有效结合，从而形成了一个完整的水利工程沙盘，这样就可以让有关人员对不同的水工建筑物、周围环境和条件有一个非常直观的认识。另外，BIM数字化模型可以将空间的位置进行任意地移动，以此来达到一點变化、全面变化的效果，使得每一个决策都可以形成一个完整的可视沙盘。通过对水利工程项目比较和选择过程的可视化，可以帮助水利工程项目的所有单位方对项目的关键性要素进行了解和掌握，从而确定项水利工程目的施工难点和重点，实现对水利工程项目所需要资源的科学合理配置，为后期的工程设计优化提供强有力的支撑和保障。

3.5 计算土方量

在水利工程设计的过程当中，测量和计算土方量一直是一个难点，主要是由于在水利工程施工中需要开挖的土方量非常大，并且需要进一步精确测量，对测量结果的精准度要求相对较高。BIM技术最大的特色在于其能够对信息进行整合，然后进行集成化管理，首先将BIM技术中已有的BIM模型与BIM技术相匹配，并在此基础上画出与BIM模型相匹配的设计曲面模型和原始地形曲面模型，由两个BIM模型所形成的交叉点组成一条线，这条交汇线就是施工设计曲线与原始地形曲线的交线，交线所形成的体积就是土方量挖掘和填充的体积，从而形成体积曲面。BIM技术是在BIM模型的基础上，与相应的软件系统相互搭配来实现的，为土方量实验的过程提供保障。因此，BIM技术的应用对项目建设和企业的相关水利建设都是有益的，能够有效地推动水利工程行业的可持续发展。

3.6 模拟工程进度

BIM技术中最关键、对核心的就是信息，这一点已经多次提到过。通过BIM技术，利用进度管理软件可以实现与工程项目、P3、P6等常规项目的正常衔接，将工程进度与工程进度进行有效结合，使复杂的进度管理变为可视化的视频，为施工人员和项目负责人在录像中能够及时发现问题提供便利，然后在第一时间内对问题进行分析和解决。这一项目的施工进度仿真是一种将模糊化为可视化、化抽象为具体的施工方法，为BIM技术在水利工程中的广泛应用提供了相关的可靠基础[6]。

3.7 研究交付内容

在应用建筑信息建模技术的过程当中，建筑信息模型技术的设计流程是一个很重要的环节，它可以大大加快建筑信息建模技术的实施速度。由于建筑信息建模技术的优势和概念，最好的结果就是将建筑信息建模技术运用到整个建设过程中，然而在实际的操作过程当中，却很难做到完全地应用。在当今的建筑信息建模技术中，最好的方法就是用模型来指导施工。因为在建筑信息模型中，产品的结构、材料、布局、安装位置等，都是可以用BIM技术进行施工。同时，在现代信息技术的指导下，可以更好地对工程进度进行监控，并对水利工程的效果进行监测，从而将其用于工程建设，由于目前尚处在摸索阶段，但是信息化技术的发展将会使其成为现实。

3.8 信息和模型的创建和表达

建筑信息模型是指对工程中的实体和功能特性进行数字化表达的过程。建模技术具有高效、高精度、高专业的特点，并且具有很好的通用性，因此它被广泛地用于建设信息模型。三维模型的难度并不大，最大的问题就是效率。在进行建筑的建模时，呈现出来的三维效果不仅是一张效果图那么简单，其精度也是天差地别，所有的尺寸都是一模一样的，而且还可以显示出不同的区域和大小。在建筑信息建模技术的运用中，最重要的是要充分展现出模型所包含的所有信息，而这些有用的信息必须要被抽取出来，才能起到应有的效果。在建筑信息建模技术中，有必要进行二维的描述。而在建筑信息建模技术中，它的价值在于它能否为用户提供最优的设计方案、可靠的设计数据、全面的分析、可视化的通信工具和二维视图。在目前的模型和信息表達中，建筑的信息建模技术主要依赖于二维图形，它是一种比较成熟的表现形式，而对于三维图像的表现形式，目前还在摸索之中。

4 加强对BIM技术的定期维护与检查

BIM技术在实施过程中，必须对其进行定期的维修和检验。对BIM技术的常规维护是指员工要对BIM技术中的建筑建模信息数据库进行维护和管理，确保BIM技术在使用中没有任何问题，反映出的信息非常敏感，工作人员的工作强度会在一定程度上降低。工作人员需掌握BIM模型以及水利工程项目相关设备的安全、供应商状况、维护状况、设备和物料的警示；同时，还可以利用BIM系统，对偏远地区的项目或大型机械进行全面监控和管理，确保系统的正常工作。其中，需要特别注意的是，BIM技术能够对各种突发事件进行仿真，便于相关人员事先对可能发生的火灾等事故做好准备。

5 结语

综上所述，在水利工程的设计过程当中，BIM技术占有举足轻重的地位。利用BIM技术可以实现对水利工程的总体设计，能够进行水利工程地形模型的构建，能够进行水利工程建筑物模型的构建，能够对水利工程建筑枢纽进行合理布局，能够实现对水利工程土方量的准确测量和计算，能够对施工过程的进度进行模拟，有利于研究交付内容，实现对信息和模型的创建和表达；同时，建筑单位还需要加强对技术的地区维护与检查，充分发挥BIM技术的优势，推动水利工程行业未来良好的发展。

参考文献[1] 陈家东.BIM技术在水利工程设计咨询项目中的应用[J].工程建设与设计，2021（24）：103-104，115.

[2] 汪福昌.BIM技术在水利工程设计中的应用[J].水电水利，2021，4（11）：80-81.

[3] 吕贺.BIM技术在水利工程设计中的应用[J].陕西水利，2021（7）：40-42.

[4] 陈述.BIM技术结合ANSYS在水利工程结构计算中的应用[D].长沙：长沙理工大学，2018.