水利工程建設與管理中的BIM技術應用
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摘要：隨著我國科學技術的不斷發展，計算機已開始廣泛應用于各行各業，利用其已成為一種發展趨勢和趨勢，水利工程也不例外。雖然現階段我國水利行業的發展與過去相比有了較大的進步和提高，但仍存在一些問題需要去尋找解決的辦法。文章對BIM技術在水利工程中的應用進行了細致的分析和思考，并提出了自己的看法，為水利工程的可持續發展做出貢獻。
1BIM技術特點
1.1可視化
在傳統的水利工程模型設計中，多采用二維平面方案。模型中水利工程的三維效應相對較弱。設計人員進行工程設計時，其設計圖紙可能不具有明顯特征，而BIM技術下的平面設計是三維圖形。BIM數據庫的建設可以實現快速收購基本項目信息，并比較項目的計劃消費和資本成本與實際施工。
1.2協調
協調是BIM技術的一個重要特征，通過業主、施工方、設計方可以相互配合、協調，在項目設計的前期，由于各設計單元之間缺乏有效的溝通和交流，在后期施工和施工中可能會出現一些相互影響的問題。此時，可以利用BIM技術的協同作用來有效應對，軟件自動檢查并通過協調報告，所有專業設計人員可以發現問題，確保問題得到提前控制。在后期施工中可以節省工期和工程成本，提高效率。BIM技術可實現不同角色人員協同工作如圖1所示。
1.3仿真
BIM技術不僅可以設計建筑模型，還可以模擬水利建設項目的運行過程，包括三維屏幕模擬、時間模擬、成本模擬等。施工管理人員在模擬的基礎上進行施工，有效節約時間和成本。
2BIM技術在水利工程建設中的應用
2.1施工現場申請規劃
基于水利工程的特點，相關人員在施工過程中需要花費較多的時間，可以通過在施工過程利用BIM技術建立三維模型，提高工作完成效率，為后續工作打下堅實的基礎，模型的內部結構必須能夠反映具體的構建過程。在整個施工過程中，HIA結合模型對材料和設備進行系統的改進，利用這種方法使設計方案更具針對性和可操作性。另外，在規劃場地和控制施工時，要結合施工的整體效果開展模型模擬工作，并以此作為后續工作的基礎開展相應的材料、設備、人員配備工作。
2.2施工系統設計
施工前，相關人員必須對BIM模型進行基礎設計。在施工過程中，會有一些煩瑣的環節和步驟，因此，通過使用合適的軟件，可以最大限度地提高工作效率，保證水利工程的施工質量，使各施工環節順利有序地進行。此外，相關施工人員可以利用BIM技術中的建模功能，使項目的最終效果更加立體。結合建設標準，初步開展模型試驗，提高水利工程最終質量提供堅實的基礎。
2.3在動態充填和開挖方面
地形的動態充填和開挖過程涉及很多環節。首先，需要確定由填挖邊坡和壩基組成的設計面。其次，需要將設計曲面通過定級疊加在原始地形曲面上，得到設計曲面與原始曲面。最后，切斷設計表面的一部分沿交叉線的原始地形表面，并去除多余斜率的十字路口，表面達到完美的融合設計曲面。
2.4數字模型方面
數字地形模型（DTM）是水利水電工程的重要組成部分之一。在水利工程施工現場，在使用BIM技術時，應根據現場的具體情況建立三維仿真模型，包括生態系統的維護和運營前的準備工作，可以為建筑物的布局和建造提供場所。地形表面通常用不規則三角形網格（TIN）表示，TIN是由分散的地形點按一定規律形成的不相交的三角形網絡，通過平面接近地表可以充分顯示地形出現起伏。
2.5基于BIM技術的可視化模擬施工
基于二維模型本身的缺點，在面對更復雜的設計時，由于技術的限制，無法很好地完成相應的任務。然而，僅靠三維模型并不能獲得最準確、最可靠的施工現場數據。通過使用這種策略，可以最大限度地滿足實際需要，并根據具體情況做出改變。應用AutoCAD和其他軟件，該項目將反映整體形式，可以極大地促進員工控制建設從總體的角度來看效果。水利工程的可視化模擬施工需要依靠具體的施工模型來完成。該構建模型主要體現在以下幾個方面：第一，數字地形模型的構建基礎。在正式開始施工前，工作人員應檢查施工現場的局部地形，并通過可視化模擬過程將其以3D模型的形式反映出來，以便為施工過程提供參考。第二，動態地貌的充填和開挖在工程建設中也更為重要。其主要功能是實現科學的地形填埋和開挖，為工程建設提供更方便的條件。第三，服務時間的延長將導致混凝土大壩固體形式的改變。為了解決這個問題，必須嚴格建立混凝土壩的動力模型。第四，土石方DAMS的構建也是可視化模擬構建的重要部分，因此必須使用BIM技術進行詳細的構建。
3BIM技術在水利工程建設管理中的應用研究
3.1在水利工程決策階段的應用
初步的項目審批和可行性分析是水利工程決策階段的主要內容。在水利工程初稿中，業主需要初步確定工程的功能定位和投資定位，并確保工程部、財務部、設計部和工程部充分及時的溝通。在此過程中，如果調整一個部門的數據，其他部門的工作也會受到影響，項目決策的關鍵是一個順暢的溝通平臺。在現階段，BIM技術可用于實現工程信息的共享，確保部門之間信息的一致性，并使各部門能夠及時掌握項目的最新信息并盡快做出決策。在項目可行性分析中，應明確水利工程建設的規模和規劃，并對水利工程取得的社會效益進行分析。但是，由于缺乏準確的參考圖紙，預算編制和會計工作存在較大困難，BIM技術可以更好地了解項目和工程材料的周圍環境，從而實現準確的成本估算和利潤判斷。
3.2在水利工程設計階段的應用
水利工程設計是水利工程中最關鍵的環節之一，傳統的水利工程設計主要基于CAD，而二維CAD工程圖紙是工程設計的主要形式。使用BIM技術在水利工程的規劃和設計階段可以快速構建模型，真正了解水利工程規劃設計的總體情況，有利于合理優化和水利工程規劃和設計的精確定位。在水利工程規劃設計階段，容易出現錯誤、疏漏、碰撞等問題，原因是設計溝通平臺不統一，設計人員之間的溝通溝通不及時、不充分，給水利工程建設帶來安全隱患。但是在這個階段使用BIM，可以通過三維優勢了解規劃結果，及時發現和糾正規劃設計中的問題，有助于消除規劃設計階段的隱患。
3.3BIM技術的價值
在水利工程建設中，BIM技術的應用可以實現項目管理的信息化。依靠二維模型來設計圖紙無法達到預期的效果，會導致工程設計的頻繁變化，導致各種資源的投入和成本大幅度增加，使用三維模型可以解決上述問題。BIM技術可以在保留現有設計的基礎上，利用三維模型為水利工程下游地區提供真實、可靠的數據，可以有效地保證技術環節之間的協調，在為施工單位制定精細的施工方案和施工材料的同時，減少了人力、物力、財力的浪費，避免了資源的浪費。此外，BIM數據庫的建設可以隨時實現快速收購基本項目信息，并比較項目的計劃消費和資本成本與實際施工，準確地了解水利工程的建設是否超過預算是否超過標準，實現項目成本風險的有效管理和控制。最后，三維可視化是BIM技術最直觀的特征。在整個水利工程的施工階段，可以及時發現BIM技術在工程中使用的缺點和不足，減少水利工程施工階段出現誤差損失或返工的可能性，從而保證工程的優化，促進水利工程施工質量的提高。
4結語
綜上所述，BIM技術作為新時代技術發展的重要產物，利用計算機技術有效地將三維模型應用到水利工程的設計、施工和管理中，提高工程建設的質量和效率。
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作者：穆君 單位：中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司