BIM问答|BIM案例分享：涔天河水利枢纽工程BIM技术应用汇报

在美丽的潇湘源头、在苍茫的南岭山脉深处，一座新崛起的水利枢纽，她就像耀眼的明珠闪耀着水利人智慧的光芒，他就是湖南潇水涔天河水库扩建工程。

涔天河水库扩建工程是国务院确定的172项重大水利工程，位于湘江干流潇水流域上游的永州市江华瑶族自治县境内，系潇水流域开发的第一个梯级，也是湖南省批复的《潇水流域规划报告》中修水流域开发的龙头水库，1990年，湖南省启动涔天河水库扩建工程前期工作，经过历届省委省政府、市委市政府的不懈努力，工程于2012年8月正式开工建设。

涔天河水库扩建工程是具有灌溉、防洪、下游补水，兼顾发电和航运等综合效益的大（Ⅰ）型水利水电枢纽工程，电站装机200兆瓦，水库正常蓄水位313米，最大坝高114米，总库容15.1亿方，灌溉面积144.46万亩，工程主要由混凝土面板堆石坝、引水发电洞、1#泄洪洞、放空洞、2#泄洪洞、左岸灌溉洞、右岸灌溉洞、左渠首电站、跌水电站及主电站厂房等组成，电站布置在大坝下游为引水式河床地面厂房，主要包括主厂房、副厂房、安装场、中控室、主变场等，主厂房自上而下分为发电机层、水轮机层、窝壳层及尾水管层。

主厂房内布置4台立轴混流式水轮发电机组，单机容量50兆瓦，总装机容量200兆瓦，多年平均发电量4.556亿度。设有一台200吨的桥式起重机，在下游侧布置有机旁屏柜。水轮机层设有圆筒式机墩和风罩，水轮机转轮直径2.9米，同时在该层布置安装共箱封闭母线、液压站、调速器、渗漏排水设备、检修排水设备、机组技术供水设备、消防供水设备。蜗壳层设有蝶阀室，安装4台直径4.1米的蝶阀、除湿机。安装场布置在主厂房右侧端部，安装场下布置有高低压气机室、油罐室、油处理室和生态基流旁通管，副厂房布置在主厂房上游，分为四层，第一层为电缆夹层，设有电缆桥架，第二层从左至右依次布置柴油发电机室、近区配电室、低压配电室、电缆室和蓄电池室。第三层布置有中控室、10千伏高压开关室，顶层布置有GIS室，通过出线架连接至户外两台主变压器，机组尾水布设有尾水检修闸门，通过移动式门机进行启闭。

二、BIM设计与应用

三维协同设计，本项目三维协同设计采用的是HNY-HydroBIM解决方案，制定了三维协同设计实施计划，搭建了标准化的协同环境，在项目实施过程中，各专业基于ProjectWise平台开展三维协同设计，完成了数字地模、水工模型、机电模型等三维设计工作，并在此基础上开展BIM应用。

三维地质开挖，通过三维地质模型实时查询地层中的软弱夹层与断层，在三维模型的基础上进行边坡开挖，直观形象的展示出开挖面地质情况，利用三维模型进行地质剖切，可快速的生成地质剖切图，大大提高了出图效率。

复杂结构设计交底，本项目泄洪洞出口挑坎改造复杂，通过采用Bentley软件建立三维挑坎模型，帮助施工单位快速的定位放样，缩减了施工周期，提高了施工效率，在三维模型上进行改造部分的工程量统计比传统方法要快捷准确。

工程量统计，设计人员定义好构件的属性及分类，在此基础上对单个或者批量构件进行清单定制，按工程清单格式设置工程量统计及输出规则，进行模型的工程量统计和报表输出，极大的提高了工程量统计的效率。

三维配筋，利用已建好的三维模型进行三维配筋，可实现一键式出钢筋报表及抽图，出图效率较传统二维方法提高60%。

碰撞检查，通过Navigator软件，可实现各专业三维模型之间的“错、漏、碰、缺”检查，大大提高设计成果交付的准确性。

动态浏览，将已有的三维模型发布成i-model通过PC端或移动端进行动态浏览和剖切，可实现现场查询相关的工程数据及资料，便于工程管理人员实时查询、对比。

施工模拟，利用三维模型将1#泄洪洞出口明渠抗滑桩施工进行模拟，可以大幅改善施工返工及误工问题，降低非专业人员对施工作业的理解难度。

三、BIM创新亮点

元件库建设与管理，基于Microstation开发了湖南院水利水电工程三维元器件库管理工具软件，构建了涵盖水工、施工、水机、电气、消防、金结等专业的三维元件库管理平台。该平台适用于Bentley平台下的所有专业软件，可为用户提供元件添加、搜索、信息查询、调用等功能，该管理工具基本涵盖水利水电工程所有专业的常用元件，大大提高了设计人员的工作效率和元件模型的标准化。

参数化设计，完成了涔天河水库扩建工程混流式机组的参数化蜗壳设计，实现了蜗壳的快速建模，通过结构划分、选型，通过参数化驱动，完成了平板门的参数化设计。

大坝填筑进度模拟，通过将大坝模型与施工进度横道图同步结合，为大坝分层填筑全过程施工进行了形象直观的施工进度模拟。

智能碾压技术应用，采用GPS实时动态差分定位技术和压实传感器监测技术，实现大坝智能碾压，碾压结果实时反馈。现场管理人员通过视图能够发现碾压薄弱区域，并及时进行补压，有效的提高了碾压质量。

实景建模技术应用，项目采用高空航拍及低空补拍技术，通过ContextCapture建模和模型单体化修剪，创建了枢纽区实景模型及枢纽建筑单体实景模型，实景模型可查询高程、高差、距离、面积和体积，通过在实景模型上进行码头三维设计，直观形象的给业主展现码头的位置及布置，受到业主的一致好评。

有限元计算，项目实施过程中，通过利用我院自主研发的BIM/CAE集成软件，将Microstation新建的发电洞进水口模型进行转化，再将其导入至ansys有限元软件中进行后续处理及计算，使建模时间大为缩减，计算效率得到大幅提升。

数字交互平台建设，针对目前BIM项目交付难，BIM产品难以产生价值的现状，项目团队打造了涔天河智慧水利工程数字交互平台，平台融合了实景模型和轻量化的数字模型，将二维图纸、技术要求与BIM模型进行挂接，提供全方位的三维可视化枢纽工程，人机交互性漫游、建设信息的查询、调用、汇总等功能。

四、应用总结

基于统一的平台和架构，极大的节省了专业协调时间，有效的提升设计效率约20%，设计差错减少80%以上，提升了BIM应用的效率和效果。通过三维协同设计，实现了模型和数据共享，优化了设备、管线布置，使仿真分析、地理信息和三维配筋在同一平台上实现了完美融合，运用BIM技术使设计产品质量得到大幅提升，BIM产品多元交付使参建各方可以多维度的查看工程信息，极大减少沟通成本，提高工作效率。

BIM技术在本项目上的应用得到参建各方的极大肯定，三维设计成果为智慧水利数字交互平台提供了技术保障，为精细化设计、标准化施工、科学化管理等奠定了坚实基础，为提升工程品质、加快施工进度、降低工程投资创造了有利条件，BIM技术在涔天河枢纽工程中的成功应用，将对其他水利工程具有重要借鉴意义。

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