基于BIM技术的可视化水利工程设计仿真

赵雄

摘要：在不同规模的水利工程项目中，可视化工程设计和仿真实施效果非常显著，但是需要对水利工程项目中的关键专业工程和隐蔽工程施工作业内容和工程量进行重点分类，才能够逐步降低工程建设风险系数。BIM技术和计算机软件都能够被广泛应用在水利工程不同建设管理阶段之中。本文将着重探析基于BIM技术的可视化水利工程设计仿真要点。

关键词：水利工程；BIM技术；可视化；设计仿真

在水利工程项目的勘察设计以及施工准备阶段内，BIM技术平台例如Revit软件的应用非常广泛，但是需要进一步提升不同专业工程的设计质量，在科学测算分部分项工程量的基础之上，合理规划施工进度和施工质量安全跟踪目标。水利工程项目的设计单位和施工单位需要对现场实际情况进行沟通协调，避免影响到BIM施工图和三维设计模型的应用质量。

1 BIM技术和设计仿真功能概述

BIM技术能够呈现直观以及可视化的工程数据分析模型，但是需要对协同办公软件所上传的外部工程数据源进行科学分类，才能够逐步提高建设工程项目的整体施工作业质量[1]。BIM系统软件主要涵盖CAD工程设计模块、三维地形处理模块、建筑结构建模模块、快速表现模块以及施工动画模拟模块等内容，因此需要集成不同工程建设和实施要素，才能够呈现科学合理的设计和施工仿真效果。不同BIM系统能够集成的操作模块和业务流程并不完全相同，因此需要对不同行业的建设工程项目进行科学分类，将部分构件库、材料库以及模板库下载到本地服务器之后，才能够执行后续设计和施工仿真模拟等基础操作。BIM系统中的设计参数和建模分析页面都能够集成在可视化面板之中，但是需要对不同集约设计标准和行业规范进行创新深入理解，才能够逐步提升工程设计质量和仿真模拟效果。对于不同行业的系统工程项目，BIM系统软件需要快速识别关键设计和实施内容，并合理划分不同专业工程和分部分项[2]。

2 基于BIM技术的可视化水利工程设计仿真

2.1 水利工程建模

在BIM系统中的CAD建模设计模块中，设计单位需要对水利工程项目进行系统化建模和元件分析，对水利工程项目的上下游连接段、闸室段、交通桥以及管理房门机房等重要施工作业区域进行详细分类，避免影响到闸室等核心设计项目的确定进程。尤其在对大中型水利工程项目进行组织设计和施工图设计的过程中，需要将CAD建模平面进行科学约束，将三维模型中的材料材质和边界条件进行详细分类[3]。在实际执行工程建模和统计分析操作的过程中，BIM技术团队和设计单位的设计师需要沟通协调水利工程各项现场施工建设条件和设计规格之间存在的差异，并对坝体、厂房、控制室等细节功能结构进行全面建模和工程量分析。在BIM系统中，专业设计师需要及时将二维平面设计图纸转换成三维建筑信息模型，并对水利工程项目中不同分部分项工程结构以及平面布置效果进行对比分析。水利工程项目的一次建模和二次建模结果，都需要集中输出到工程设计方案和工程造价文件之中。

2.2 水利工程施工布置

在集成众多工程设计功能模块的BIM系统软件中，水利工程项目的施工布置模型仿真效果非常显著，但是需要在BIM设计模块中注重时序化操作过程中的各项细节问题。水利工程项目的施工单位和设计单位，需要对BIM设计模型对应的施工模拟项目进行合理分类，将不同施工场景对应的设计文件和数据信息资源进行详细划分，避免影响到时间等维度信息的准确性。尤其施工单位在提交工程进度计划表等工程文件资料的过程中，Revit模块中的结构模型需要与水利工程项目的不同分项工程施工建设条件进行对比分析。在详细分类不同时序性文件和设计模型的过程中，水利工程项目的施工单位需要对施工平面布置和时空演化结果进行对比分析，还需要对BIM模块中的快速布置展示效果进行合规分析和技术标准校验等系统操作。BIM系统中的4D以及5D施工管理模块，都能够将水利工程项目的施工布置情况进行对比分析，合理运用时间和空间资源，保障水利工程施工阶段内各项资源和事务流能够精准适配。

2.3 水利工程导流三维动态可视化仿真

在不同规模的水利工程项目建设活动中，BIM系统能够对导流施工设计要素进行创新整合，并将其进行三维动态可视化仿真设计，还能够结合部分虚拟现实数据参数建模标准，将施工导流方案和设计图纸进行对比分析。水利工程项目的水文地质分析报告和地形地貌特点，才能够逐步提高设计效率和图纸质量。由于很多水利工程项目中的信息数据类型非常复杂，非常容易出现冗杂数据指标，因此在对水利工程项目的导流设计方案进行对比分析的过程中，BIM设计师需要结合施工平面布置原则和水利行业的技术规范，逐步整合结构化和非结构化工程数据信息资源。水利工程项目中的导流设计方案，需要与当地地质勘察分析结果相关联，因此BIM设计师需要重点审核水利枢纽的内部系统功能是否完善，避免影响到后序BIM参数建模操作结果的精准度。在对水利工程导流设计方案进行三维动态可视化仿真的过程中，BIM系统中实时处理的地理地形数据需要具有一定代表性，但是也需要结合水利工程项目的施工环境数据进行方案对比。

2.4 混凝土坝施工仿真

在不同规模的水利工程项目中，混凝土坝体是非常关键的建设内容之一，因此需要选择更加科学合理和节能环保的施工设计平面图和施工方案，BIM设计师需要对水利枢纽工程项目中的混凝土坝进行施工仿真，还需要结合上下游水文地质条件和自然环境影响因素进行参数化建模分析。BIM技术团队需要对不同结构类型的混凝土坝进行动态化施工模拟和仿真效果展示，但是需要对配筋率、混凝土总浇筑量和机械设备配置规格等技术参数进行科学校验和统计分析。在全面构建指定设计对象的施工仿真模型过程，BIM技术团队和设计单位管理人员需要依据施工方提供的现场数据指标，及时开展系统化的定量分析工作，逐步细化混凝土坝的施工环节，还需要合理约束混凝土坝浇筑和结构定型的施工限制性因素。在对混凝土坝进行施工仿真和方案对比分析的过程中，BIM系统中的各项工程设计指标需要与混凝土模板结构选型结果进行对比，避免影响到水利枢纽混凝土坝实际浇筑强度等数据指标的准确性。

2.5 水利施工结构仿真

在集成化的BIM系统软件中，不同工程设计模块和施工仿真模块都能够共享工程数据源，但是需要对不同水泥建筑施工平面进行科学布置，才能够动态化监测水利工程项目的实际施工进度，还需要对混凝土建筑结构进行配筋设计，构建科学合理的施工设备和材料库等参数化模型。在系统化仿真和参数化建模操作的过程中，BIM技术团队还需要结合水利工程项目的实际施工作业需求，在自动统计不同分部分项工程实际工程量数据的过程中，注重不同结构构型和工程材料材质之间的相关性，还需要集中输出专业的结构计算分析报告。水利施工结构仿真操作，需要以实际工程数据资料和工程文件信息为基础。

结束语

综上所述，在水利工程项目的设计仿真环节中，BIM技术平台中的多重系统操作模块和业务流程，都能够显著提升工程建设效率和现场工程数据信息的采集整合质量。但是在统一转换4D以及5D建筑信息模型的过程中，需要对水利工程项目的实际施工作业顺序和平面建筑结构进行合理划分，避免影响到工程量和工程造价数据的准确性和真实性。

参考文献

[1]李海圣.基于BIM技术的水利工程三维设计路径[J].珠江水运,2021(23):37-38.

[2]吕贺.BIM技术在水利工程设计中的应用[J].陕西水利,2021(07):40-42.

[3]黄霄,李志红.BIM技术在水利工程规划设计中的应用[J].中国资源综合利用,2021,39(02):23-24.