BIM技術(shù)在水利水電工程可視化仿真中的應(yīng)用

占文婷

摘 要：水利水電工程可視化仿真是以動(dòng)畫(huà)方式將整個(gè)工程施工過(guò)程動(dòng)態(tài)地、真實(shí)地演示出來(lái)，并能采集仿真過(guò)程中所形成的各種信息和數(shù)據(jù)，以圖形方法直觀呈現(xiàn)出來(lái)。施工單位借此可正確理解工程的設(shè)計(jì)意圖，實(shí)時(shí)了解各類(lèi)施工數(shù)據(jù)和信息，對(duì)水利水電工程施工具有極大幫助。隨著我國(guó)水利水電工程的不斷發(fā)展，可視化仿真技術(shù)在許多大規(guī)模建設(shè)項(xiàng)目和難度較高的項(xiàng)目中的應(yīng)用越來(lái)越多。文章首先對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析總結(jié)，然后主要對(duì)BIM技術(shù)在水利水電工程可視化仿真中的應(yīng)用進(jìn)行了分析探討，提高了工作效率和質(zhì)量，提升了水利水電工程的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù) 可視化仿真 施工安全監(jiān)控

1.BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)指的是在數(shù)字3D模型基礎(chǔ)上，整合并數(shù)字化處理施工項(xiàng)目中不同信息和數(shù)據(jù)的工作，通過(guò)該模型可以數(shù)字化形式將工程項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)也可將一些知識(shí)資源進(jìn)行共享，為項(xiàng)目施工中決策提供可靠保證。比如工程建設(shè)中的價(jià)格、設(shè)備、施工進(jìn)度等數(shù)據(jù)信息模型，均能通過(guò)BIM技術(shù)以數(shù)字化方式呈現(xiàn)出來(lái)。

2.BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1有效整合各項(xiàng)資源，實(shí)現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新

傳統(tǒng)二維平面設(shè)計(jì)雖然也可實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)，但具有一定限制性，而能在二維平面進(jìn)行設(shè)計(jì)，智能化程度相對(duì)較低。而應(yīng)用BIM技術(shù)能實(shí)現(xiàn)以三維模型為基礎(chǔ)的各專(zhuān)業(yè)系協(xié)同設(shè)計(jì)，水利水電工程項(xiàng)目的各參與方可利用BIM技術(shù)實(shí)時(shí)上傳設(shè)計(jì)計(jì)劃和方案至數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，以三維模型的方式將項(xiàng)目的最新設(shè)計(jì)成果經(jīng)過(guò)重新整合之后，再展現(xiàn)在每位設(shè)計(jì)人員面面前，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)縫協(xié)同。應(yīng)用BIM技術(shù)可有效整合各項(xiàng)資源，大大提升設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，并將設(shè)計(jì)誤差盡可能降低最低。另外，設(shè)計(jì)講究時(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)用BIM技術(shù)可準(zhǔn)確生成該工程項(xiàng)目的簡(jiǎn)易模型，大大提升設(shè)計(jì)速度，還可借助該技術(shù)的設(shè)置工具來(lái)生成不同方案的三維展示、環(huán)境構(gòu)型等，快捷、高效、準(zhǔn)確地表達(dá)出設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念，進(jìn)而有效爭(zhēng)取到施工方案設(shè)計(jì)的主動(dòng)權(quán)。

2.2有利于調(diào)整設(shè)計(jì)工作重心

根據(jù)有關(guān)調(diào)查研究結(jié)果顯示，傳統(tǒng)使用CAD進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目的二維平面設(shè)計(jì)工作時(shí)，工作重心主要在施工設(shè)計(jì)圖這塊，基本占據(jù)了這個(gè)建設(shè)工程設(shè)計(jì)工作量的一半以上，再加上初步設(shè)計(jì)階段協(xié)同程度低等各種原因，導(dǎo)致項(xiàng)目施工圖紙階段時(shí)常發(fā)生變更的情況，導(dǎo)致預(yù)算不平衡等問(wèn)題出現(xiàn)。BIM技術(shù)能將設(shè)計(jì)工作重心前移，讓初步設(shè)計(jì)階段的工作量比重得以提高，大大減輕施工圖設(shè)計(jì)階段的工作量，同時(shí)還能提升設(shè)計(jì)的質(zhì)量和精準(zhǔn)度。

2.3提升工作效率和質(zhì)量

BIM技術(shù)通過(guò)辦公自動(dòng)化和三維可視化環(huán)境，能及時(shí)施工中各種問(wèn)題，各項(xiàng)目之間也可進(jìn)行信息交流和數(shù)據(jù)共享，提升數(shù)據(jù)在施工的重復(fù)利用率。有關(guān)管理人員利用BIM技術(shù)能快速獲取所需的建設(shè)數(shù)據(jù)信息，分析書(shū)數(shù)據(jù)，進(jìn)而制定出更加精細(xì)化的施工方案，避免大量財(cái)力、人力、物力的浪費(fèi)。同時(shí)通過(guò)BIM技術(shù)獲取各種工程信息，再對(duì)這些信息進(jìn)行計(jì)算、對(duì)比和分析，進(jìn)而幫助有關(guān)人員及時(shí)了解到工程項(xiàng)目的消耗量是否超標(biāo)、是否超預(yù)算等情況，進(jìn)而有效管控項(xiàng)目的成本風(fēng)險(xiǎn)。

3.BIM技術(shù)在水利水電工程可視化仿真中的應(yīng)用

3.1BIM技術(shù)在可視化信息查詢(xún)中的應(yīng)用

通過(guò)利用系統(tǒng)中的“查找項(xiàng)目”功能模塊，就可實(shí)現(xiàn)水利水電工程仿真信息可視化查詢(xún)，查詢(xún)每個(gè)圖形的屬性信息，或者利用系統(tǒng)中“API”和“NET”的二次開(kāi)發(fā)，查詢(xún)施工全過(guò)程中的相關(guān)仿真信息，比如施工強(qiáng)度、各分項(xiàng)施工情況等，還可通過(guò)“年、月、日”的方式來(lái)查詢(xún)工程施工中某一時(shí)段的施工強(qiáng)度和施工面貌等，這些仿真信息以不同顏色的圖形在界面上進(jìn)行顯示，讓信息使用者能直觀、便捷地了解所需情況。

3.2 BIM技術(shù)在三維動(dòng)態(tài)數(shù)字模型構(gòu)建中的應(yīng)用

3.2.1在地形動(dòng)態(tài)填挖中的應(yīng)用

地形動(dòng)態(tài)填挖設(shè)計(jì)多個(gè)環(huán)節(jié)，首先需確定開(kāi)挖的大壩地面構(gòu)成和邊坡的設(shè)計(jì)曲面，其次將這一設(shè)計(jì)曲面以放坡方式置于原來(lái)的地形曲面中，取得原設(shè)計(jì)曲面和設(shè)計(jì)曲面的交線，最后就可沿著這條交線切去填挖設(shè)計(jì)中的部分，同時(shí)切除交線的多余填筑邊坡，進(jìn)而使原始曲面和設(shè)計(jì)曲面實(shí)現(xiàn)完美融合。

3.2.2混凝土壩施工過(guò)程的三維動(dòng)態(tài)演示過(guò)程中的應(yīng)用

水利水電工程建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)需澆筑大量的混凝土，而混凝土壩澆筑時(shí)，要注意施工周?chē)臏囟?、設(shè)備布置、建筑能力以及應(yīng)力等因素的影響，約束條件比較繁雜，導(dǎo)致通過(guò)人工有效安排建筑的進(jìn)度和順序是一件非常困難的事情。同時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確判斷大壩施工中各階段的混凝土壩升高過(guò)程是否符合施工要求，也無(wú)法判斷各施工階段的進(jìn)度情況。而利用BIM技術(shù)可將混凝土壩施工過(guò)程中的不同混凝土施工方案動(dòng)態(tài)、真實(shí)地模擬出來(lái)，工程建設(shè)人員就可根據(jù)模擬的動(dòng)態(tài)過(guò)程，預(yù)測(cè)不同方案中混凝土施工的進(jìn)度和各項(xiàng)指標(biāo)情況，再根據(jù)這些數(shù)據(jù)，制定有針對(duì)性、準(zhǔn)確、合理的施工進(jìn)度方案。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中輸入影響澆筑作業(yè)的各種變量，建立系統(tǒng)模型，從而在該模型基礎(chǔ)之上建立仿真軟件。施工有關(guān)人員就可在其中輸入相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)以及可操作性的方案，利用該系統(tǒng)計(jì)算出各種最優(yōu)化方案，比如機(jī)械利用、建筑強(qiáng)度、機(jī)械配套數(shù)量等。

3.3 BIM技術(shù)在水利水電工程施工方案布置中的應(yīng)用

BIM系統(tǒng)中配有瞄準(zhǔn)軟件，利用它就可一個(gè)虛擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)迅速布置施工設(shè)備、地形以及建筑等模型，通過(guò)Revit模塊可實(shí)現(xiàn)不同階段混凝土結(jié)構(gòu)模型的建立，或者實(shí)現(xiàn)時(shí)序化布置，展示工程各個(gè)階段的施工情況，再用瞄準(zhǔn)軟件實(shí)現(xiàn)施工方案的快速布置的過(guò)程中，要按不同施工場(chǎng)景文件進(jìn)行分類(lèi)和時(shí)序化管理。

3.4 BIM技術(shù)在施工結(jié)構(gòu)仿真中的應(yīng)用

可利用BIM技術(shù)中仿真工程結(jié)構(gòu)，比如Revit軟件，其可應(yīng)用在在工程結(jié)構(gòu)加固、布局和設(shè)備建模中，賦予三維模型各種建筑材料特性，例如現(xiàn)澆混凝土、磚砌以及結(jié)構(gòu)鋼等。結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)時(shí)，可利用現(xiàn)有的三維模型，先選擇不同類(lèi)型的配筋形式，再將其轉(zhuǎn)化為施工配筋三維模型，以便后續(xù)進(jìn)行施工進(jìn)度模擬。

3.5 BIM技術(shù)在施工安全監(jiān)控中的應(yīng)用

在水利水電工程施工過(guò)程中，應(yīng)用BIM技術(shù)可起到監(jiān)督和識(shí)別的作用，將BIM技術(shù)和智能監(jiān)控技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)可視化安全管理，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)施工過(guò)程，及時(shí)了解施工中存在的問(wèn)題和施工進(jìn)度，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決。運(yùn)用BIM技術(shù)，將所有施工數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總、整理，利用模型將其模擬出來(lái)，創(chuàng)建施工范圍內(nèi)的既有的真實(shí)環(huán)境，和實(shí)際施工項(xiàng)目融合，讓有關(guān)人員能更加直觀地觀察所在施工場(chǎng)所的施工環(huán)境情況，能從不同角度辨識(shí)危險(xiǎn)源，借此就可更加全面地辨別各階段施工中存在的危險(xiǎn)因素，模擬模型中庸顏色標(biāo)注出來(lái)，進(jìn)行預(yù)警處理。另外，利用BIM技術(shù)還可劃分施工危險(xiǎn)區(qū)域，將危險(xiǎn)系數(shù)比較高的區(qū)域和其他危險(xiǎn)系數(shù)較低的區(qū)域隔離開(kāi)來(lái)，并用紅、橙、黃、綠4種不同顏色進(jìn)行標(biāo)注，每種顏色表示不同級(jí)別的警戒程度。在水利水電工程施工的整個(gè)過(guò)程中，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行有效的安全監(jiān)控，有關(guān)人員就可針對(duì)具體情況，采取相應(yīng)的安全防范措施和相關(guān)的安全施工標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)排除安全隱患。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)是工程設(shè)計(jì)、施工和管理中一項(xiàng)非常重要的關(guān)鍵技術(shù)，其在水利水電工程可視化仿真中的應(yīng)用，不僅有效降低了成本，還使水利水電工程從設(shè)計(jì)到施工中各個(gè)階段的質(zhì)量大大提升。文章通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)的分析，了解該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具體分析了BIM技術(shù)在可視化信息查詢(xún)、三維動(dòng)態(tài)數(shù)字模型構(gòu)建、施工方案布置、施工結(jié)構(gòu)布置以及施工安全監(jiān)控中的應(yīng)用，該技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了工作效率和質(zhì)量，提升了水利水電工程的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)了工程的發(fā)展。

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