廖 勇

（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广州 510000）

0 引 言

随着中国社会经济和社会建设的快速发展，中国水利工程的规模和技术难度与日俱增，水利工程的数据和信息量也越来越大。水利工程不仅充分保证了居民的日常用水，而且在防洪减灾、保护水资源方面做出了卓越的贡献。通过BIM 技术在中国水利工程的设计、施工和维护中的应用，从而提高设计的效率和水平，加快施工进度，保证水利工程的安全和质量[1]。

1 BIM 技术在水利工程设计行业中的实践应用

1.1 BIM 技术相关软件平台

1）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，施工过程中产生信息闭塞的情况，BIM 技术的协同功能要求在水利工程的施工期间，可以实现信息的共享。BIM 软件众多，适用于本国的BIM软件尚且没有系统，而且在设计阶段中文章在BIM技术相关软件平台方面重点研究的软件平台是奔特例(bently)、欧特克，其中在以上两个平台中，CAD都可以实现优秀的绘图能力，并且实现二维图纸和三维图纸的灵活转换，实现建筑信息模型的搭建以及模型信息表达。

2）利用REvit 软件、Civil 软件来快速地根据图纸转换为三维模型。当逻辑模型发生变化时，相应的图形和文档也会发生变化，当设计期间创建的对象发生变化时，相关的对象也会发生变化。通过共享设计工作的信息，各个阶段的人都可以从BIM系统中获得他们需要的参数和信息，消除了数据输入的需要，避免了数据和信息的错误和重复。解决了设计标准之间的冲突，也是水利工程设计持续发展的关键动力。因此，BIM 技术在整个建筑行业得到了迅速的推广和应用，大多数开发商和设计师都在逐步采用BIM 技术来促进水利工程设计的顺利开展[2]。

3）BIM 技术也可以根据供审查的图纸内容来建构工程图纸，并且依据AutoCAD 来实现图纸中轮廓绘制与参数的设定，利用BIM 技术和REvit 软件的结合来修改整个建筑模型的尺寸，确定工程的各项参数，增强了设计方案的准确性；除此之外，在工程量计算中，BIM 技术也能够大量提高计算的速度，在BIM 技术下的工程立体模型，工程计算可以直接甄别工程建设期间的数据信息的准确性，判断工程量信息的科学性，从而为下一环节的工程量计算打好了基础。

1.2 BIM 技术在设计项目的实践应用优势

水利工程具有施工参与方较多的特点，并且在参与方中政府部门较多，水利工程资源投入较大，具有极为重大的社会和经济意义，并且水利工程施工难度较为严峻，施工地点往往在地质地形较为复杂的自然地理位置，作为工作难度较大的水工建筑物，在建设期间要协调各方关系以及各项资源的配合利用。

BIM 技术在水利工程上的设计的实际应用主要体现在BIM 模型可实现全方位检查，BIM 技术可协助工程师进行碰撞试验，在设计阶段实现对水利工程工程量计算，为工程造价估算奠定基础，利用BIM 的财务软件对设计方案进行优化，保障多专业信息的沟通和协调，规范完成招标清单。

2 . BIM 技术在水利工程模型构建的应用

2.1 数字地形模型（DTM）

数字地形模型（DTM）是在水利工程建设项目中的关键技术之一。使用BIM 技术，需要根据现场的具体条件建立一个三维模拟模型，包括生态系统的维护和施工准备，这可以为建筑的位置和施工提供参考。施工建筑表面通常用三角形不规则网络（TIN）来表示，它是由单个景观点组成的不规则三角形网络，将水利工程建筑通过平面方式充分显示出来。 BIM 技术使用虚拟三维模型和嵌入式数据来设计、建造、运营和维护项目。嵌入模型的数据是核心，但为了创造价值，需要一个可视化工具--三维模型，数字地形模型(DTM )能够展现真实的项目问题，使数据与模型保持同步，最后用数据来解决实际问题。BIM 模型可以用来协调建筑施工早期不同学科之间的冲突，确保数据的一致性并保持模型的一致性[3-5]。

2.2 模型信息创建

BIM 模型允许工程师以数字方式表现水利工程的物理和功能特征，清晰、高效和准确。技术内容本身并不复杂，但要使建模过程有效，工程师必须对建模和相关技术有良好的理解和认识。选择适合水利工程实际情况的建模方法可以促进BIM 技术在设计过程中的应用。重要的是要精确地理解工程结构和相关图纸信息，BIM 技术在项目设计中的应用应以尺寸、面积和体积等基本数据为基础。模型是数据传输的关键，改进BIM 实践可以改善实际执行情况，从而确保项目的成功。由于技术的快速发展，建模工具变得更加多样化，包括Autodesk、3Dmax。

2.3 BIM 技术实现为施工提供指导

相关规范明确指出，BIM 设计应用的成果应体现在几个方面，如提供BIM 优化的设计方案、综合协调的成果、视觉交流工具等。现阶段，BIM 设计实践一般通过二维图纸来表达，这是一种相对成熟的方法，而三维方法提供了更好的表达可能性，但仍处于探索阶段，通过BIM 模型在水利工程中同后续施工建设结合，还需要技术人员进一步研究，以充分挖掘其优势，保证设计效率。

水利工程的设计是基于特定的结构模型。这种结构模型主要体现在以下4 个方面：①它构成了数字地形模型的基础，在开始施工之前，工作人员必须研究当地的地形，并使用施工过程可视化表示为一个三维模型，进行初步的场地布置；②动态填土和挖土在施工中也比较重要，一个关键的挑战是如何保证科学填土和挖土，以促进项目建设；③混凝土大坝随着使用年限的增加而改变其刚性形状。为了解决这个问题，需要一个准确的混凝土工程的动态模型；④土坝的DAMS 设计也是视觉模拟的一个重要部分，因此，势必要运用BIM 技术以及其他软件协同对工程进行开发建设。

BIM 模型包含了大量设计相关的数据，可以从模型中有效提取，以满足水利工程建设的实际需要。在新的发展环境中，必须将二维表示法、模型信息表示法结合起来，并在设计过程中从图纸和文字层面开始应用BIM 技术来表达模型。BIM 模型提供了水工建筑的几何、物理信息，对工程项目进行管道的初设[6]。设计内容更加直观地呈现出来。从技术人员的角度，可以对照可视化的设计内容，直接找出设计中存在的缺陷，做好纠正; 从施工人员的角度，可以利用 BIM 技术，掌握工程施工的程序要求，严格依照设计理念进行施工作业设计的整个过程是一个不断优化的过程，BIM 模型可以被优化、协调和完善，以产生三维平面图和部件的二维图纸，如剖面图和立面图，以促进建筑设计和模拟。

动态设计包括几个步骤：①必须确定要设计的区域，其中包括堤坝表面和挖掘物以及坝基；②设计面和原始面必须通过找平的方式将设计面叠加在原始地形面上得到；③应沿交叉口切出部分设计面的原始地形面，并去除过度倾斜的交叉口，以获得完全符合设计面的表面。

2.4 三维正向协同设计

1）随着BIM 技术在水利工程中的应用和探索，工程设计人员对三维协同设计的理解和实施会越来越清晰，对大型水利工程的三维协同设计过程和方法也会逐渐形成共识。在一个标准化的通用环境中进行三维协同设计，BIM 技术不仅提供了一套通用的模型输出，为模型的进一步整合、协同设计奠定了良好的基础，而且还有效地提高了项目输出的整体质量。

2）在项目的初始阶段，BIM 是项目物理和功能特征的信息和数字储存库和视觉表达，是传统手工绘图和基于CAD 的设计的演变。BIM 是传统手绘图纸和计算机辅助设计的演变。

3）目前的水利工程需要BIM 技术协同配合生成美观直观的三维工程模型，并能根据模型生成二维图纸。通过交叉或视点转换产生的二维图纸必须满足提供工业图纸的要求。通过替换、修改或增加多个参数来调整标准环境，包括专业系统的功能分类、增加硬件属性、连接性的定义、模型颜色的定义、填充模式的规范、线宽、尺寸、字体高度、符号注释、模型文件名称和属性信息类型。

3 结 语

综上所述，随着可持续发展理念的发展和地方政府对旧有水源保护工程的维护和修复的重视，我国正在建设或已经完成的水利工程项目的数量正在增加。鉴于水利工程项目设计的传统挑战，现在将BIM 技术应用于设计仍然处于初步阶段，BIM 技术可以提高设计方案的合理性，促进设计与施工的紧密结合，保证项目建设的效率。除了设计工作，BIM 在水文、保护和水管理领域也很受欢迎。此外，BIM 技术可以与RGPS、大数据和物联网结合使用，收集、分析和管理与水利工程周围的地质、自然、人文和社会环境有关的数据。总之，BIM 不仅可以提高水利工程设计和施工的效率和水平，而且可以提高水利工程的质量和安全管理水平，提高水利行业的竞争力，未来，BIM 技术将成为水利工程的设计应用的一个重要趋势。