BIM技术的水利水电工程三维协同设计研究

BIM技术的水利水电工程三维协同设计研究

周瑜

临安市茗谷水利规划设计有限公司 311300

摘要：近年来，我国科学技术发展迅速，水利水电工程二维设计中存在的问题日益突出，在这一发展背景下，BIM技术应运而生，为协调水利水电工程中的各专业项目奠定了良好基础，实现了三维系统设计这一目标。因此，本文针对BIM技术的水利水电工程的三维协同设计进行深入研究，希望能够为专业人士提供参考借鉴。

关键词：BIM技术；水利水电工程；三维协同设计；欧特克三维设计平台

引言：

水利水电工程设计内容较为复杂，不仅需要设计人员全面了解地形地貌、水文条件、气候特征等多种因素，还要协调各专业、各部门之间的沟通和交流。然而，由于水利水电工程设计过程中涉及到的部门与人员较多，想要实现统一管理目标具有一定难度。结合传统水利水电设计经验来看，即使只针对工程深度设计进行分析，也需要设计人员充分考虑机电、地质、土建、水文等一系列内容。其中任何一个专业出现问题，将会直接影响其他专业设计工作顺利展开，从而导致水利水电工程整体设计产生漏洞。尤其近年来，水利水电工程建设规模逐渐扩大，为工程设计增加了一定难度，使得传统设计无论从技术角度分析，还是从流程方面来看，均存在一定的制约性。为了能够提高水利水电工程设计效果^[1]。本文以欧特克三维协同设计为例，对BIM技术的展开分析，从而为发挥水利工程社会效益和经济效益奠定良好基础。

1. BIM技术三维协同设计概述

1. BIM技术与三维协同设计分析

BIM技术是建立在计算机技术、信息技术等先进技术基础上发展而来的，具有可视性、模拟性、协调性、优化型等多种特征。而三维协同设计主要是结合BIM技术建立的三维立体模型特点，通过协同效应获取模型中的各项信息和数据，一方面有利于保证信息数据的联系性，另一方面能够提高成果的可积累性。由此可见，BIM技术的三维立体模型设计具有可视化、精准化特点，而三维协同设计能够在此基础上提高设计质量和效率，是一种建立在数字化设计基础上的新型手段和记住，有利于为促进建筑单位向智能化趋势发展奠定良好基础。

2. 三维协同设计的优势

三维协同设计能够促进传统单点效率转变为整体效率，从而有效解决信息孤岛这一问题，有利于提高工程项目设计效率和设计水平。具体来说：第一，通过三维协同设计能够将各专业协调统一，从而强化各专业之间的沟通交流，保证在工程设计过程中各专业能够相互配合、相互完成设计内容，有利于减少传统设计中往返协调和会签等流程，从而使设计人员将更多精力集中到优化工程设计和创新设计内容方面，从而有效提高工程设计水平和设计效率^[2]。第二，三维协同设计中产生的各种信息数据均具有唯一性和可追溯性特点，不仅能够为各专业设计人员查询原始数据，同时还可以保证设计数据的连续性以及成果的可积累性。从而有效减少工程设计中产生的误差率，有利于为提高工程设计效率，减少修改次数奠定良好基础。第三，相对于传统二维技术而言，三维协同设计具有丰富、多样、简单、明了等多种特点，能够提高各专业之间的配合度。

2. BIM技术的水利水电工程三维协同设计实施

1. 水利水电工程测绘专业与地质专业三维系统设计

1. 制作水利水电工程三维地形曲面。利用无人机对水利水电工程施工区域进行勘察，并将拍摄的地理影响导入civil 3D中，使其生成水利水电工程的地形曲面，而后上传到VauIt平台中。设计人员通过三维地形曲面构建，能够为水利水电工程土方开挖、渠道设计提供保障。将生成的地形曲面、准卫星影响以及建筑物等元素在Infra Works中生成三实景，同时设计人员将水利是水电工程水工、机电、建筑景观等立体模型融入其中，能够为设计人员分析设计效果、对比设计方案以及后期运维管理奠定良好基础。

2. 将BIM技术与GIS系统融合使用。GIS系统具有分析三维模型、管理三维模型以及开发系统方便具有较为显著的优势。在水利水电工程设计过程中，可以Revit模型或者场景模型全部导入GIS系统，通过BIM技术与GIS系统转换，将水利水电工程中的运维数据、建设管理数据以及所有施工数据紧密联系在一起，有利于实现工程三维立体模型与视频系统、水文监测系统等各类系统相互联系，从而满足信息共享需求。将二者相融合，有利于为水利水电工程设计、施工、运行维护等各项工作顺利开展提供保障，从而为优化设计效果，提高设计效率奠定基础，该技术在大型水利水电工程设计中较为适用，具有广阔的发展前景。

3. 建立水利水电工程地质模型。设计人员通过移动终端能够完成地质测量、收集、整理等一系列工作，而后将相关数据输入Civil 3D中，结合生成的水利工程地形，可以建立地层的三维曲面以及三维立体模型，有利于设计人员能够更加直接、准确的了解和掌握水利工程施工区域的地形特征^[3]。另外，Civil 3D还能够将生产的地质模型相关信息输出为报表形式，从而为设计人员完成地质体剖切图提供便利，同时，将其输入VauIt平台，能够协调各专业之间的关系，从而为后续设计内容提供保障。

2. 水利水电工程水工专业三维协同设计

水工在水利水电工程中发挥荷载作用，是其他设计内容的前提和基础。通过BIM三维系统技术展开水工设计，需要涉及到布置枢纽、土方开挖、模型构建、分析结构、二维出图等一系列流程。具体从以下几点分析：

1. 建立水工三维模型，统计工程量。建立水工三维模型的方式有很多种，虽然水工结构较为特殊，但是其中存在一定的关联性。所以在建立水工三维立体模型过程中，设计人员性需要明确划分水工结构，将有共性的结构归类，并通过利用各参数绘制草图，而后通过祖库模板展开设计工作。建立模板后，设计人员需要结合实际情况修改和调整结构参数，BIM建立的三维立体模型自带属性信息，并且有利于为设计人员查询提供便利，通过Civil 3D的道路装配功能，能够对水工土方开挖、土方回填、以及渠道设计等工作提供依据。

2. 二维工程图出图。水利工程设计内容较为复杂，从科学研究阶段到实际施工阶段，期间会产生大量二维结构图，由于传统CAD技术在实际研究过程中缺乏关联性，任何一个环节出现问题都会影响整个工程设计效果，甚至在实际施工过程中发现错误会面临重新绘图的现象，严重影响了工程进度^[4]。而利用BIM技术，能够直接生成具有逻辑关系的二维图，并且在调整三维立体模型的同时，二维图相关信息也会随之更改，不仅能够保证水利水电工程设计质量，还能够有效提高设计效率。

结束语：

综上所述，本文以欧特克三维协同设计平台作为案例进行分析，对BIM技术与三维协同设计的概念展开研究，同时阐述了三维协同设计的优势。进一步分析了其在水利水电工程设计中的作用和价值，通过分析可以看出，BIM技术不仅能够高效、高质量完成水利水电工程设计内容，还能够实现三维技术向水利水电工程各专业、各环节间的渗透，从而有效提高了水利水电工程施工质量和施工效率，为后续工作顺利展开奠定了良好基础。

参考文献：

[1]仲夏.三维协同设计在水利水电工程设计中的应用[J].信息化建设,2016,(4):347-348.

[2]解凌飞,李德.基于BIM技术的水利水电工程三维协同设计[J].中国农村水利水电,2020,(3):105-111.

[3]吴学雷.水利水电工程施工总布置设计BIM应用研究[J].云南水力发电,2017,33(5):70-73.

[4]盛晓波.BIM技术在毛俊水库工程三维协同设计中的应用[J].湖南水利水电,2017,(6):18-21.