数字化时代水利水电工程施工技术的优化分析

樊忠成，李国宁主编

中国水利水电出版社出版

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和２０３５ 年远景目标纲要》明确提出，要加快数字化发展，建设数字中国。水利部《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》也提出，要按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力” 要求，加快推进水利水电工程技术优化改造。随着数字化时代来临，水利水电行业积极响应政策号召、顺应时代浪潮，将新技术引入工程实践，提高水利水电工程施工标准化、信息化水平，提高水利水电工程建设质量。中国水利水电出版社出版的《水利水电工程ＢＩＭ 数字化应用》一书介绍了数字化时代新技术在水利水电工程规划设计施工中的实践经验，总结了数字化时代将新技术融入水利水电工程施工的方法，为水利水电工程施工技术优化提供了理论依据和实践参考。

《水利水电工程ＢＩＭ 数字化应用》由技术篇、管理篇和案例篇三个部分组成。技术篇介绍了以ＢＩＭ（ＢｕｉｌｄｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ，建筑信息模型）技术为代表的水利水电工程施工技术在多个水利水电工程项目中的应用实例；管理篇讲述了水利水电工程中利用ＢＩＭ 技术的项目实施方案及ＢＩＭ 私有云搭建前后的投资对比等；案例篇详细总结了数字化时代ＢＩＭ 技术在引乌入通工程、琥珀沟水库工程等项目中的应用。

ＢＩＭ 技术被广泛应用于水利水电工程建设过程中，包括施工前期规划设计和成本控制、施工后期的维护修复等，使水利水电工程施工技术得到优化。水利水电工程施工中，ＢＩＭ 以数字模拟、相互联系性与可视性为特点，在工程施工前期进行３Ｄ 建模，并加入时间维度，方便工程施工人员制定应急预案，对工程项目进行整体把控；将水利水电工程项目每个环节紧密联系起来，用云端共享数据的方式将工程信息分享给每个项目人员，完成多人协同工作。下文以数字化时代为背景，从工程模拟现实、工程安全构建、工程治理三个方面入手，简要说明数字化时代水利水电工程施工技术的优化。

工程模拟现实是基于数字化时代的新技术——ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ，虚拟现实技术）、ＡＲ（ Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ，增强现实技术）与三维仿真技术衍生而来的工程技术。工程模拟现实采用虚拟现实和结构仿真等方式，在多种数字技术软件的协同群组工作下，建立工程模型、模拟施工过程。与传统二维图纸不同，工程模拟现实先利用数字软件建模，再利用软件创设虚拟工程施工环境，随后定义数学运动关系，根据运动关系设定运动顺序，接着模拟工程施工过程、分析模拟结果、判断是否满足需求。若不满足需求，则调整参数或方案，重新定义运动关系；若满足需求，则进行综合分析，判断是否为最优方案，最终选定方案并执行下一步。以上过程完成后，可以对施工方案进行实时交互模拟，方便工程项目人员掌握施工过程中各个阶段的实况，完善与改进施工方案，提高施工效率。水利水电工程耗资较大，工程模拟现实先试后建的特点有助于降低施工过程中的返工率，有效解决传统平面图纸审校时间长、效率低、不易发现缺陷的问题，避免出现资源浪费和成本过高的情况。

传统安全管理方式方法与水利水电工程施工脱节，无法及时发现存在的安全隐患。数字化时代，水利水电工程安全构建技术得到优化，相比传统安全管理优势更加明显，具体体现在数字软件可以计算水利水电工程施工过程中的安全表现参数，规避诸多安全风险。以《水利水电工程ＢＩＭ 数字化应用》中提到的基于ＢＩＭ 技术的灌区典型建筑物项目为例，灌区项目施工一般会使用塔式起重机，其起升高度和质量较大，导致回转和行走的惯性较大，是施工过程中较为危险的机械，每年全国各地因塔机发生事故的新闻很多。数字化时代，工程安全构建技术经过全方位优化，只要在程序内输入相应代码，就能提前确定塔机回转半径，确定塔机与周围高压电线和高层建筑物等设施的安全距离，４Ｄ 模拟识别坠落风险，监测施工实时动态，辅助工程项目人员定期模拟安全规划建设活动，能在节省工程建设成本的同时，为工程项目人员的生命安全提供有力保障。

与传统的工程治理不同，数字化时代水利水电工程施工可灵活运用数字化技术和专业软件平台，集成分析施工各环节信息，提高沟通效率，开展高效工程治理。在实际使用中，先制订项目计划，确定工程进度、成本、所需资源等；随后通过三维可视化技术布局场地、规划施工线路；最后进行管线综合、碰撞检测等工作，并对施工质量进行检查和验收。同时，实现水利水电工程治理技术优化，可将模型直接运用于施工设计阶段，减少重复建模工作，精准施工计划和预算成本，优化协调，减少实际施工时的错误。

在数字化时代，各项新兴技术不断发展，“互联网＋” 全面来临，水利水电工程施工只有持续跟进信息技术发展步伐，推进“ＢＩＭ＋”建设，才不会落后于社会前进的脚步，为水利水电事业高质量发展添砖加瓦。

作者简介：梅雄（１９８５—），男，湖北松滋人，河南省地矿建设工程（集团）有限公司高级工程师，研究方向为水利水电工程