邓贵铭+顾深辉

摘要：由于水利工程的建设受复杂的地理条件、独特的设计理念、广泛的专业涉及等影响，存在水利图纸的信息过于庞杂冗长，水利枢纽中心位置的设计过于繁琐，工程土石方量的计算方法和计算结果存在误差等缺陷。通过描绘制作与水利工程相关的地理环境信息图，利用BIM技术仿造水利工程的建筑物建立BIM模型，不仅可以有效弥补上诉缺陷还可以对水利工程的实际操作情况进行信息的仿真处理后，可以以数字化的方式进行查看，同时也更有利于简化水利工程中对枢纽的布置和土方量的計算，并结合多种类型的BIM软件降低计算误差。

关键词：BIM技术；BIM模型；水利工程；土石方量

一、BIM技术概述

随着我国互联网信息技术的快速发展，与水利工程行业相关的科学家和学者们对BIM技术的研究也越来越深入，从而推动BIM技术在水利工程建设中的运用也得到了快速发展。

经过对近一千篇与BIM技术和模型相关学术报告、论文的研究分析发现BIM技术对水利工程的建设和管理方面起到重大作用：第一，是以张建平等为主的专家学者们自主研究开发出在水利工程的实际作业中建立BIM模型系统和在利用BIM技术的基础上对施工项目进行有效管理的一系列相关软件。第二，BIM技术可以将水利工程的施工过程制作成三维模型，并以数字化的形式呈现，这不仅方便工程管理人员对水利工程进行数字化查询，还可以对水利工程的设计进行一些关联修改，从而保证工程质量，降低图纸信息的繁杂，也更有利于工程设计者之间的交流和沟通。第三，可以通过BIM技术对水利工程施工过程中的关键节点进行施工示范，从而科学有效的指点施工工人进行有序操作，提高施工工人的整体素质，使水利工程得到质的提高，同时也能减少亲到现场示范施工带来的时间浪费，提高其效率；也更有利于水利工程施工完成后的运营管理和监督。第四，通过绘制与水利工程相关的地理环境信息图，利用BIM技术水利工程的建筑物建立BIM模型，对施工工程的关键点进行质量掌控。同时将水利工程的管理与高度发达的通讯信息技术相结合，即通过数字查询的方法对施工现场进行可视化的管理，从而优化水利工程的施工过程。

二、建造BIM模型

在水利工程方面BIM模型的建造主要是对水利工程的建筑物和地理地形条件进行模型的构造。BIM模型是BIM技术能在水利工程的施工项目上得以运用的基本条件，所以BIM模型对于水利工程而言是至关重要的。以下将分别对其进行介绍：首先是对地理地形条件建造BIM模型。地形条件的好坏直接影响水利工程的施工进度的快慢，因其不仅是进行水利工程建设总指挥的前提条件，还是水利工程进行实际操作的场所。故由此可见地形的BIM模型在整个水利工程的施工过程中起到至关重要的作用。构造地形BIM模型的步骤主要有：第一，对收集到的原始地形图进行核对分析，特别是对河道区域的等高线应仔细核查，如有偏差立即修改。第二，根据核查后准确无误的等高线，利用不规则图形——三角网绘制曲面。制作曲面时应尽量使其能充分展示原始地形的高低起伏状况。第三，对有问题的曲面进行修改，如将过高或过低的曲面高程改低或改高点。第四，将所有准确无误的数据、图表、曲面收集在一起绘制成所需要的BIM地形模型。

为水利工程的建筑物创建BIM模型不仅可以对水利工程的实施过程进行监控，还有利于管理施工人员的分工和工作。故它也使水利工程建设中不可或缺的一部分。相较于地形BIM模型，水利工程建筑物的BIM模型的创建过程要相对复杂些：第一，按照BIM技术运用范围的要求，整合规划出需要运用BIM模型的阶段过程，从而确定建造BIM模型所需的建模精度。第二，收集水利工程建造的基本情况和所需要的图表信息，建模人员需了解掌握这些内容，并熟知工程建造的具体要求和水利工程设计的总说明书。第三，全方位收集施工人员信息，按照工人自身特点对其进行合理分工，并将水利工程项目分解为小的，可具体操作的阶段性目标，从而方便后期对工程项目进展的监控。第四，把信息管理和图形图像管理的因素融入到水利工程建筑物的BIM模型中。这些信息和图形图像管理主要包括项目和设备的基本参数；模型的形状、大小；所需的建造成本；生产产家的信息；后期运行维护的信息等。第五，利用BIM技术和软件构造BIM模型。在建模的具体操作过程中对发现的问题做好详细记录，在获得有关部门的同意之后再对其进行改正，但是改正前后的BIM模型都应该保存下来，具体操作人员不能随意更改或删除。第六，BIM模型建造完成后要进行质量的评估审核。评估审核的具体要点包括：BIM模型是否符合计划中的模型标准；相关建造要件的定位是否准确科学；关键节点的布置是否与水利工程的实际场景保持一致性等等。

三、运用BIM模型的实际案例

BIM模型的构建完成在水利工程的实际操作中起到重要作用。它的重要作用主要体现在两个方面：精确了土石方量的计算和优化水利工程中的关键节点的位置定位。

水利工程建设的地址一般是地理地形条件复杂，需要进行精确土石方量计算的地方。如果一个水利工程的土石方量计算不够精确，那将会对水利工程的各个环节都产生重大影响，更不利于对水利工程的实际工程量进行准确的预算和建设过程中的组织设计、施工现场人员和具体完成目标的安排。BIM模型的一个重要影响作用就是使土石方量的计算过程和计算结果都实现精确化的同时，还提供施工地点的三维模型。使得水利过程在具体施工过程中能够利用曲面信息，准确计算出应挖出或应该填埋的土石方量，进而选择实施的最优方案。

水利过程中关键节点的设置直接影响着施工场地的人员布局和建筑物布局，故如果可以准确科学的确定水利过程中关键节点的设计就能在建筑物中找到最优的距离差，使得施工人员与设备的差距最小，从而达到提高效率、方便人员操作、缩短过程工时等目的。

四、对BIM模型提供的信息的具体运用范围

BIM模型不是一个单独存在的个体，它的背后连接着一个庞大的数据库资源，只要BIM模型的数据信息够完整就能在水利工程的建设中达到实现项目管理和技术信息化的目标。首先，BIM模型中所涵盖的数据库资源可以实现对水利工程档案进行关联化、可视化和高效率化的管理，从而为项目实施过程中的相关信息的共享、交换和集成提供管理的平台。其次，因为地形环境的复杂性使得水利工程的施工难度大且工程量和费用开销都比较大。而BIM模型不仅可以为水利工程的施工提供完整的数据库，同时也可以在工程的实际操作中提供多种与水利工程相关的应用支持，从而优化施工任务的安排和顺序，提高水利工程的施工进度。

总结：

实践证明，BIM技术和BIM模型的运用可以在水利工程决策层面提供完整的数据库资源支持；在水利工程执行层面进行可视化管理后，方面了最高层对施工进度的管理和施工人员的监督，从而从根本上提高了水利工程的施工进度；在水利工程的后期运营中，管理者也可以通过BIM模型对其进行必要的运营管理和维护。

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