前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的BIM技術在水利工程施工中應用，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要:隨著信息技術的飛速發展，水利行業正在經歷一場bim技術研究和應用的熱潮，BIM技術在水利工程中的應用已由設計階段滲透到施工階段。文章通過梳理BIM技術近幾年在水利工程施工中的應用進展，總結了BIM技術在水利工程施工中的技術優勢及存在的問題，展望了BIM技術在水利工程施工領域的發展前景。
關鍵詞:BIM技術;水利工程施工;應用;展望
建筑信息模型(BuildingInformationModeling，BIM)是以三維數字技術為基礎，在建設工程及設施全生命期內，集成建筑工程項目幾何特征、物理特征、功能特性及管理要素等各種相關信息的工程數據模型，以解決項目規劃、設計、施工、維護管理各階段及應用系統之間的信息斷層問題。BIM技術具有可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性等5大特點［1］。BIM技術最早應用于建筑行業并取得了普遍認可，在水利行業中的應用起步較晚，但發展速度很快，應用前景廣闊。在水利行業，BIM技術的應用已不局限于設計階段，在施工階段亦已嶄露頭角。在施工階段應用BIM技術，有助于提高施工的信息化、智能化水平，從而全面提升施工管理水平和工程質量。目前所查閱到的文獻中，BIM技術在水利工程施工階段的應用尚處萌芽階段［2-4］，相比設計階段明顯不足。本文主要針對BIM在水利工程施工中的應用進行了探討，并對其前景進行了展望。
1應用場景
在水利工程施工中，BIM技術可廣泛應用于施工區域總體布置、設備與材料管理、進度管理、質量管理、造價管理等方面。對BIM技術的有效應用，可促進施工中每項環節合理高效地完成，提升施工質量。相比建筑、市政、交通等行業，水利工程施工具有其特殊性，使得BIM技術在水利工程施工中的應用也頗具特點。
1.1施工區域總體布置。傳統的水利工程施工場地布置首先由施工人員根據經驗在施工現場總平面圖上初步確定布置位置，然后按照布置圖在實際施工場地布置。這種布置方式由于不夠直觀，經常需要在實際布置施工場地時對布置情況反復調整，易造成施工場地內材料、設備二次搬運，運輸成本高，施工作業效率低。而利用BIM技術及其三維可視化特點，通過對水工建筑物、場地、施工設備及機械等進行精細化建模，能更加容易地提前發現沖突，優化施工現場布置，方便施工，節省物料，節約用地，提高施工效率，提前避免安全事故的發生。金沙江向家壩水電站利用BIM技術，在四維時空場景下系統分析設備防碰撞等安全問題，幫助工程師科學、高效地制定了建塔安裝運行的實施方案，有效縮短了設備租賃使用周期，為大壩節點目標的順利實現和大型設備安全運行提供了重要保障［5］。某輸水箱涵建造工程利用Revit軟件進行3D建模，選用Navisworks軟件進行漫游、碰撞檢測和仿真模擬，實行了施工區域布置優化［6］。
1.2施工導流利用。BIM技術進行水利工程施工導流設計，可以采用Civil3D軟件。利用該軟件進行匯水分析、流域分析、高程分析、坡度分析、容量曲線的計算等，配合使用StormandSanitaryAnalysis(SSA)進行初步水文分析，包括降雨過程分析、洪水過程分析等，最后結合當地水文情況，可幫助導截流設計人員建立準確的導流設計方案，確定導流建筑物的布置。并且，在施工期可隨時引入數據，分析導流能力，輔助導流變更以及信息化實時預警。
1.3設備與材料管理。BIM具備多種信息，將信息整理導出，可以獲得詳細的材料表。在施工準備階段能提供詳細的成本估算，便于施工材料、施工設備的購買和配備。項目管理者可根據施工計劃，將材料與設備信息分階段歸類整理，確定清晰的材料設備進場計劃，根據現有儲備情況，及時糾偏，避免維護、急缺、浪費的情況。例如，電站水輪機金屬蝸殼鋼結構制造階段，可采用Dynamo進行建模，將模型導入advancesteel生成對應的鋼結構，導出數控機床數據與圖紙，精準確定實際工程量，便于材料加工與采購。
1.4進度管理。BIM信息管理系統可充分考慮計劃與模型的匹配要求，附加時間維度構成4D模擬動畫，檢查施工內容是否有缺項，工序安排是否科學，設備安裝及拆除時間是否合理等問題，基于此進行合理優化，最終形成可執行性強的施工進度計劃。山西中部引黃工程橋頭渡槽利用BIM技術模擬渡槽三維形象進度，使渡槽施工更加直觀準確，施工資源周轉更加合理，場地布置更加科學［7］。王天興等［8］開展了基于BIM技術的水工隧洞施工進度仿真理論與施工進度4D化技術的研究，實現了水工隧洞施工過程的動態顯示以及施工信息的可視化查詢。
1.5施工質量管理。應用BIM技術對水利工程進行質量控制，可有效提高質量管理的效率。黑河黃藏寺水利樞紐BIM綜合應用中根據質量評定單元劃分和施工進度計劃，利用自主開發的分塊程序對設計模型進行劃分，并基于BIM信息數據庫和模型文件數據庫的施工管理平臺整合外部信息數據庫，實現施工過程中的質量、安全、進度和成本的全過程記錄，形成基于質量驗評單元的施工管理模型［9］。浙江省水利水電勘測設計院在擴大杭嘉湖南排八堡排水泵站工程、姚江上游西排梁湖樞紐等工程中開發了BIM協同管理系統，集成了施工質量管理模塊，通過該模塊可進行質量評定信息錄入、分析及查詢。
1.6工程造價。BIM技術以準確的地形模型、水工建筑物模型、金屬結構及機電模型為前提，開挖工程量、樞紐建筑物工程量、金屬機構及機電安裝工程量等一目了然，為工程結算提供直觀的參考數據。例如，新孟河界牌水利樞紐的BIM系統利用BentleyGEOPAK軟件在三維地形上進行開挖設計，獲取開挖工程量;實現自動化三維配筋并自動生成鋼筋表，快速獲得材料、規格、數量以及設備型號等工程量匯總信息［10］。
2存在的問題
BIM技術在水利工程施工中的應用具有巨大的潛力和價值，但在推進過程中，也遇到了很多問題，主要體現在以下方面:(1)主流的BIM商業軟件主要面向建筑行業，對水利行業適配度不高，常需要二次開發或多軟件協作。(2)由于使用對象不同，導致水利工程設計、施工、運行管理等各階段的BIM技術標準單獨建設，無法統一。(3)市場上的BIM軟件主要應用于建模，具備進度分析、成本控制、協同管理等功能的軟件相對匱乏而且深度不夠，無法充分發揮BIM應有的優勢。(4)設計單位的BIM技術應用亦處于起步階段，尚未真正形成生產力，導致上游BIM產品少、族庫不豐富，施工階段建模工作量巨大。(5)施工單位BIM技術人才匱乏，過多依賴設計單位的幫助，但設計人員對施工管理理解程度不深、實踐經驗不足，嚴重影響了BIM技術在施工階段的應用價值。
3應用前景及展望
2016—2017年，國務院先后出臺意見，要求積極應用、大力推廣BIM技術。住建部印發的《2016—2020年建筑業信息化發展綱要》在施工類企業的主要目標中明確要求“普及項目管理信息系統，開展施工階段的BIM基礎應用。有條件的企業應研究BIM應用條件下的施工管理模式和協同工作機制，建立基于BIM的項目管理信息系統。”隨著各項BIM技術鼓勵政策的出臺，目前我國BIM技術應用總體處于上升期，應用案例不斷積累。BIM技術在水利工程施工中的應用正逐漸推廣到施工管理深度應用階段，多項技術呈現出“BIM+”的新特點，將對提高施工工效及管理水平起到深遠的影響。(1)水利施工現代化對施工管理工作的高效協同、項目信息的準確傳遞要求更高，因此BIM應用將逐步向施工階段深化延伸，與項目管理集成將成為BIM應用的一個趨勢。(2)BIM技術與三維激光掃描、無人機、VR/AR技術等融合，應用于水利工程施工階段實測實量、深化設計、方案交底、施工仿真等，大幅提升水利智慧化管理水平。(3)從單機應用向基于云端的協同應用轉變將是BIM應用的一個趨勢。BIM技術與云計算的綜合應用可支持水利工程施工現場不同參建者之間的協同和共享，將為施工現場管理帶來革命。(4)BIM技術在施工階段的應用由大型水利工程向中小型水利工程普及，從標志性項目應用向一般項目應用延伸。
4結語
隨著BIM技術應用的不斷推進，BIM技術已在水利工程施工場地布置、設備與材料管理、進度管理、質量管理、造價管理等方面得到了一定程度的應用，并發揮了獨特的技術優勢。但是，BIM技術在水利工程施工中的應用尚處于引進探索階段，且存在不少問題，能否妥善解決這些問題將直接影響BIM技術在水利工程施工領域的應用前景。BIM技術是水利行業的新機遇，為水利工程施工管理提供了一個全新的平臺，掌握BIM技術已是施工單位未來發展的必經之路。希望水利施工單位認真鉆研BIM技術，促成BIM技術在水利工程施工中的深化應用，全面提升水利工程施工信息化水平。
作者:陳文亮 王良 王成 衡陽 單位:浙江省水利河口研究院(浙江省海洋規劃設計研究院) 浙江水專工程建設監理有限公司 浙江省水利水電工程質量與安全監督管理中心