摘要：水利工程建筑物选型独特，技术复杂，设计效率低，且参建各方信息共享水平低，通过引入BIM技术建立水利工程信息模型，可有效解决这些问题。本文对BIM 技术在水利工程建设中的应用进行了探讨分析。
关键词：水利工程；BIM技术；工程建设
1、引言
建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），是一种集成的全寿命周期管理的建设信息化方法，在建筑工程项目中应用比较多，它贯穿在建设项目的规划、设计、采购、施工和运营等各阶段，为建设项目各参与方提供了协同管理工作和信息交流的平台。它的提出与发展，给工程建设项目的决策者和参与者在协同工作、信息共享的应用管理方面提出了更高的要求。在水利工程建设中采用BIM技术，不仅可以实现工程设计阶段的协同设计、施工阶段的建造全过程一体化，以及运营阶段对建筑物的智能化维护和设施管理。
2、关于BIM 原理及技术特点
BIM 实际是一个建设项目物理和功能特性的数字表达，是一个可以共享目标项目信息的资源平台，可以为该项目从概念到拆除的全寿命周期中的所有决策提供可靠依据；在项目的不同阶段，可以由不同的参与人通过在BIM系统中插入、提取、更新和共享信息数据，以反映其各自业务职责，支持各自决策，从而实现协同作业。建筑师通过基于BIM技术的设计软件（如Revit等）可直接在图形环境中向数据库输入参数信息，比如墙体厚度、楼层高度等，而无需花费更多的精力在抽象的二维CAD图纸上，便可得到具有一系列特性的对象（Object）以表达建筑物基本属性。
2.1 可视性
近些年来，建筑行业发展越来越快，出现了很多形态各异的建筑形式，只凭想象根本无法得到实物。因此，BIM技术提出了一种可视性思路，即将人们以往的线条式构建以三维立体图像进行呈现，让人们在观看中一目了然。
2.2 模拟性。在设计阶段，BIM技术可以模拟建筑设计中的所有环节。
2.3 协调性。在施工中，如果工程项目出现问题，需要相关人员及时进行开会讨论，并提出有效的解决措施。
2.4 优化性。BIM技术优化内容为项目方案优化、特殊项目设计优化。项目方案优化就是通过对投资回报的分析，了解投资回报对设计变化的影响。总之，通过BIM技术进行项目管理，不仅可以缩短施工工期，还可以降低工程造价。
3、关于BIM 技术在水利工程建设中的应用探讨
3.1 在土方量计算方面的应用
水利工程建设中的土方量测量与计算是工程施工各项环节的重要依据，它为施工过程中工程量的预算、施工的设计组织和施工的现场安排提供了重要的参考作用。当前，土方量计算的软件和系统主要有两类：Auto CAD 系列和 GIS、遥感系列。BIM 技术提供的土方量计算方法建立在与实际地形完全吻合的 BIM 模型上，首先绘制原始地形曲面模型和设计曲面模型，这两个空间三维曲面会产生交点并连接成线，交線即原始地形曲面与施工设计曲面的交汇线，所包围的空间体积即为需要开挖或者填筑的土方量进而生成体积曲面。基于 BIM 技术的原始地形曲面和设计地形曲面是动态关联的，在方案选择阶段可在模型基础上快速进行土方的开挖和填筑实验，准确计算土方的开挖和填筑量，从而选出最佳土方开挖方案。
3.2 在水工建筑物方面的应用
一是基于水工建筑物 BIM 模型的枢纽布置。水利工程枢纽布置的任务是确定各建筑物在平面和高程上的布置。水利枢纽布置是一项复杂的工程，不是一般性确定算法能够解决的，而应该在工程条件的约束下，进行多种方案比选。目前的方案比选都是建立在平面图的基础上，需要水工专家有丰富的实践经验和综合推理能力。在方案比选阶段建立各水工建筑物的 BIM 模型，并结合地形的 BIM 模型形成完整的项目总体沙盘，能使决策人员直观地了解各水工建筑物之间、各水工建筑物与周围地形条件之间的制约关系。同时，基于参数的 BIM 模型可在空间位置任意移动，能够实现一处更改，处处更改，使每一种决策方都成为一个完整可视的沙盘。项目比选阶段的案可视化也能够使项目参建者迅速把握关键项目控制点，确定施工重难点，分析资源配置合理性，为后续的施工组织设计优化调整提供决策支持。
二是BIM 模型信息的应用。一个建筑信息模型是一个单一的、完整一致的建筑信息数据库，建立完整的项目 BIM 数据信息，使工程构件参数化，从而实现工程项目管理信息化和技术信息化。
（1）管理信息化。建筑施工过程是一项典型的协同工作，不同专业、不同职责的施工主体之间需要进行信息共享和交流，期间会产生大量信息。如果项目参建各方各自为政，将会产生信息孤岛和信息断层问题。BIM 模型包含的信息可实现工程档案可视化、关联化、高效率化管理，为项目建设过程中的信息交换、共享和集成化管理提供了有效平台。按照项目进行的不同阶段，可将 BIM 信息平台划分为三大子平台：设计管理信息平台、项目实施阶段信息平台和项目验收及运维信息平台。设计管理信息平台包括项目建议书，可行性研究报告、初步设计 3 个阶段的信息，项目实施信息平台包括施工图设计和施工技术交底阶段的信息；项目验收及运维信息平台提供竣工验收，以及项目运行维护阶段的信息。因此，使用 BIM 技术建设一个项目的中央存储库，可彻底改变项目整个生命周期的信息管理模式。水利工程 投资大，使用年限长，人员流动大，一些隐蔽工程的信息流失严重，基于 BIM 技术的信息管理平台可保证这些信息的完整性、准确性和可追溯性。
（2）技术信息化。水利工程施工条件复杂，工程量大，施工难点多，目前，我国水利工程施工技术水平普遍较低。BIM 技术作为一种对建筑物物理和功能特性进行数字描述的信息库，BIM 模型在工程设计、施工等过程中支持多种应用，对于一个完整使用 BIM 技术的工程来说，不仅包括虚拟的三维可视化模型，也应该包括可视化的施工任务和施工顺序，这些信息对于施工任务的安排以及施工进度计划的确定将起到至关重要的作用，同时，模型包含的建筑物本身的定量信息会直接链接到相关的成本数据库，对于项目建设前期的投资控制非常有利，精细度级别越高的模型，项目的成本估算越精确。
4、结束语
综上所述，水利工程建设中引入BIM技术，有助于实现水利工程仿真信息的数字化查询，以及水利工程的枢纽布置、土方量计算等。同时，基于 BIM 技术的土方量计算严密科学，方便修改，弥补了水利工程中传统土方算量方法的不足，提高了土方量计算的精度和效率，并在计算土方量的同时生成地形模型，为项目的方案决策奠定了基础。
参考文献：
[1]张超，洪向华，王海俊.BIM技术在水利工程中的应用实践――以涵闸建模为例[J].江苏水利，2016（1）：63～66.
（作者单位：浙江省水利水电勘测设计院）
