BIM在水电工程设计中的应用

一、BIM在水电工程施工总布置设计中的应用

BIM是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达；是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。

1.总体规划

AutoCAD Civil 3D强大地形处理功能，可帮助实现工程三维枢纽方案布置以及立体施工规划，结合AIM快速直观的建模和分析功能，则可轻松、快速帮助布设施工场地规划，有效传递设计意图，并进行多方案比选。

2.枢纽布置建模

枢纽布置、厂房机电等需由水工、机电、金属结构等专业按照相关规定建立基本模型与施 工总布置进行联合布置。

2.1 基础开挖处理

结合AutoCAD Civil 3D建立的三角网数字地面模型，在坝基开挖中建立开挖设计曲面，可帮助生成准确施工图和工程量。

2.2 土建结构水工专业

利用Autodesk Revit Architecture 进行大坝及厂房三维体型建模，实现坝体参数化设计，协同施工组织实现总体方案布置。

2.3 机电及金属结构

机电及金属结构专业在土建BIM模型的基础上，利用 Autodesk Revit MEP 和 Autodesk Revit Architecture 同时进行设计工作，完成各自专业的设计，在三维施工总布置中则可以 起到细化应用的目的。

3.施工导流

导流建筑物如围堰、导流隧洞及闸阀设施等及相关布置由导截流专业按照规定进行三维建模设计，AutoCAD Civil 3D帮助建立准确的导流设计方案，AIM利用 AutoCAD Civil 3D数据进行可视化布置设计，可实现数据关联与信息管理。

4.场内交通

在 AutoCAD Civil 3D 强大的地形处理能力以及道路、边坡等设计功能的支撑下，通过装 配模型可快速动态生成道路挖填曲面，可准确计算道路工程量，通过AIM可进行概念化直观表达。

5.渣场与料场布置

在 AutoCAD Civil 3D 中，以数字地面模型为参照，可快速实现渣场、料场三维设计，并准确计算工程量，且通过AIM实现直观表达及智能信息管理。

6.施工工厂

施工工厂模型包含场地模型和工厂三维模型，Autodesk Inventor帮助参数化定义造型复杂施工机械设备，联合 AutoCAD Civil 3D 可实现准确的施工设施部署，AIM则帮助三维布置与信息表达。

7.营地布置

施工营地布置主要包含营地场地模型和营地建筑模型，其中营地建筑模型可通过 AutoCAD Civil 3D 进行二维规划，然后导入AIM进行三维信息化和可视化建模，可快速实现施工生产区、生活区等的布置，有效传递设计意图。

8.施工总布置设计集成

BIM信息化建模过程中将设计信息与设计文件进行同步关联，可实现整体设计模型的碰撞 检查、综合校审、漫游浏览与动画输出。其中，AIM将信息化与可视化进行完美整合，可以不仅提高了设计效率和设计质量，而且大大减少的不同专业之间协同和交流的成本。

9.施工总布置面貌

在进行施工总布置三维一体信息化设计中，通过BIM模型的信息化集成，可实现工程整体模型的全面信息化和可视化，而且通过AIM的漫游功能可从坝体到整个施工区，快速全面了解项目建设的整体和细部面貌，并可输出高清效果展示图片及漫游制作视频文件。

二、BIM 技术在水利工程造价中的应用

水利工程牵扯面广，投资大，专业性强，建筑结构形式复杂多样，尤其是水库、水电站、泵站工程，水工结构复杂、机电设备多、管线密集，传统的二维图纸设计方法，无法直观的从图纸上展示设计的实际效果，造成各专业之间打架碰撞，导致设计变更、工程量漏记或重计、投资浪费等现象出现。

采用基于BIM技术的三维设计和协同设计技术为有效的解决上述问题提供了机遇。 通过基于BIM技术的设计软件，建立设计、施工、造价人员的协同工作平台，设计人员可以在不改变 原来设计习惯的情况下，通过二维方法绘图，自动生成三维建筑模型，并为下游各专业提供含 有BIM信息的布置条件图，增加专业沟通，实现了工程信息的紧密连接。

由于水利工程造价具有大额性、个别性、动态性、层次性、兼容性的特点，BIM技术在水利建设项目造价管理信息化方面有着传统技术不可比拟的优势：

一是大大提高了造价工作的效率和准确性，通过BIM技术建立三维模型自动识别各类构件，快速抽调计算工程量，及时捕捉动态变化的结构设计，有效避免漏项和错算，提高清单计价工作的准确性；

二是利用BIM技术的模型碰撞检查工具优化方案、消除工艺管线冲突，造价工程师可以与设计人员协同工作，从造价控制的角度对工艺和方案进行比选优化，可有效控制设计变更，降低工程投资。

BIM技术的出现，使工程造价管理与信息技术高度融合，必将引发工程造价的一次革命性变革。目前，国内部分水利水电勘测设计单位已引进三维设计平台，并利用 BIM技术实现了协同设计，在提高水利工程造价的准确性和及时性方面进行了有益探索，值得借鉴。

三、BIM在水利建设中应用实例

1.南水北调中线工程

在南水北调工程中，长江勘测规划设计研究院（简称长江设计院）将建筑信息模型 BIM的理念引入其承建的南水北调中线工程的勘察设计工作中，并且由于AutoCAD Civil 3D 良好的标准化、一致性和协调性，最终确定该软件为最佳解决方案。利用 Civil 3D 快速的完成勘察测绘、土方开挖、场地规划和道路建设等的三维建模、设计和分析等工作，提高设计效率，简化设计流程。

其三维可视化模型细节精确，使工程三维里立围观一目了然。基于BIM理念的解决方案帮助南水北调项目的工程师和施工人员，在真正的施工之前，以数字化的方式 看到施工过程，甚至整个使用周期中的各个阶段。该解决方案在项目各参与方之间实现信息共享，从而有效避免了可能产生的设计与施工、结构与材料之间的矛盾，避免了人力、资本和资 源等不必要的浪费。

2.云南金沙江阿海水电站

中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院在水电设计中也引入了BIM的概念。在云南金沙江阿海水电站的设计过程中，其水工专业部分利用 Autodesk Revit Architecture 完成大坝及厂房的三维形体建模；利用 Autodesk Revit MEP 软件平台，机电专业（包括水力机 械、通风、电气一次、电气二次、金属结构等）建立完备的机电设备三维族库，最终完成整个水电站的BIM设计工作。BIM设计同时提供了多种高质量的施工设计产品，如工程施工图，PDF三维模型等。最后利用 Autodesk Navisworks 软件平台制作漫游视频文件。

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