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摘 要：科技的进步，促进工程建设事业得到快速发展。水利工程是一项建筑、能源、地质、水文、生态等多专业交叉应用的复杂项目，因此在水利工程的设计过程中，需要进行多方面的信息沟通与共享，尤其是工程技术与施工管理之间的协调。传统的水利工程设计基于CAD技术，不利于信息共享，且难以与成本、进度等项目管理对接。BIM技术是新兴的集成了3D建模+4D施工組织设计管理的建筑信息建模系统，相比传统CAD具有可视化、时序化、集成化的仿真模拟效果。本文就BIM技术的可视化水利工程设计仿真 展开探讨。
关键词：BIM技术;水利工程;可视化;设计仿真
引言
三维可视化技术是计算机可视化技术与水利水电工程系统相结合产生的一种仿真体，它能有效显示出数据的精准，其实质是通过图形、图像的方式对仿真计算过程的追踪与结果的处理。使用三维可视化技术不但可以降低劳动强度，缩短周期，更能为水利水电工程人员提供一个快捷的数字化平台，提高工程建设的工作效率。
1 BIM技术在水利工程中的应用优势
BIM技术以实现水利工程项目的可视化和信息化功能为目标，通过现代信息技术动态展现水利工程的整体设计风格，高效实时模拟仿真水利工程建筑模型，并可即时修改水利工程设计图同时获取修改后的立体效果图，使水利工程设计从传统的二维图纸转变到三维模型中来，不但能够直观动态地展示水利工程设计的项目模型，在工程施工前获得准确的水利工程数据信息，并且可以消除水利工程技术人员和工程施工人员由于理解能力产生的交流障碍。运用BIM技术对空间三维建筑模型进行预先施工，能够有效防范施工中可能发生的空间重叠，最大限度在施工前期消除日后施工环节可能出现的施工隐患，引导施工有序高效地开展。
2 可视化BIM水利工程设计仿真应用
2.1 水利工程CAD建模应用
BIM中的仿真设计中，首先是建立水利工程的可视化工程模型。水利工程的BIM三维建模主要包括以下几个方面：大坝总体结构的建模，坝体与厂房细节结构建模，水利机电设备的建模。在水利工程结构设计与施工组织设计中，3D建模都十分重要。在BIM中的主要用途有3个方面：①将2D工程数据转化为3D可视化模型，便于工程人员与施工管理人员消化熟悉工程的具体结构与布置;②可赋予3D模型材料属性与边界条件后，用于工程力学仿真分析;③为后续的地形仿真、施工布置、施工进度仿真、施工动画模拟提供实体模型。当前实体建模的方式有许多，可以利用AutoCAD中自带的三维实体建模模块，或者从其他软件中导入通用格式的三维实体模型文件。对于水利机电设备，也可以导入由设备制造方提供Solid-works等机械三维设计软件建立的模型。在CAD应用中，要注意以下2点：（1）统一三维建模标准。由于水利工程项目分工精细、工程浩大，不同的供应商和设计单位所采用的三维建模标准往往有所区别。为了提高设计效率，工程项目部应编制统一的三维建模标准，通告给参与工程的各方。（2）明确图纸的实效性。在水利工程设计中，往往要进行多次设计变更，可能是建筑工程方面也可能是机电设备方面。因此图纸与模型必须保证实效性，无论参与设计各方的图纸是哪个版本的，均应以项目部统一出具的图纸为准，不得擅自更改。
2.2 BIM技术在水利工程导流三维动态可视化仿真应用
水利水电工程在对导流进行设计和管理的施工过程中，一般需要使用大量的数据和图形信息。譬如水坝地区的水文、地形、地貌、地质资料和枢纽设计、施工场地布置和施工导流方案设计等各式各样的数据和图纸。如何对这些错综复杂、数量繁多的信息进行高效、快速的取用、管理，是提高设计效率和施工管理水平的关键。施工导流的方案设计作为施工组织设计的重要环节，它的设计过程极其复杂，并且设计出来的导流方案没办法做出实际的、直观的比较。所以在水利水电工程导流设计中实现BIM水利水电工程施工过程可视化仿真技术可以形象直观地表达出导流设计的实际效果，有着重大的现实意义。
2.3 地形处理仿真应用
BIM系统中地形处理仿真一般采用Civil3D等软件处理，可以创建三维的地形曲面，并且赋予地形地质的特征，将河流、山川、植被等数据直接赋予实体模型。除了进行地形仿真之外，Civil3D还能够在地形曲面上进行土方工程的明挖基坑与渠道、放坡、施工道路设计等操作，并且能够计算土方量并生成土方施工图，同时输出土方量的计算。Civil3D建模中，进行土方量计算时，应该要注意可直接用于本工程填方的挖方工程量计算以及回填用挖方的挖掘地点的设计与布置，这一点对土方工程的成本控制有十分巨大的影响。
2.4 BIM技术在混凝土坝施工的动态仿真应用
由于计算机和系统仿真技术的出现，特别是系统仿真技术的不断发展，可以实现在计算机上将混凝土上坝施工的动态过程真实地模拟出来。通过对不同混凝土施工方案进行模拟，观察产生的施工动态过程，然后根据不同施工方案下混凝土施工进程的模拟的各项定量指标进行预测，制定出科学合理的施工进度计划。通过在计算机系统上输入各种可影响浇筑施工的变量，建立一个混凝土坝的施工系统模型，在这个模型的基础上建立一个可模拟水利水电工程的仿真计算软件。然后使用软件对水利水电工程进行模拟建设，通过输入可实行的机械配套方案和相应的施工技术参数，可以计算出机械配套的数量最优比、机械的最优利用率、每月的混凝土浇筑强度，并且还能获取对应的施工方案下对大坝进行浇筑施工的详细规划进度表。
2.5 运维阶段的应用
BIM模型不仅是简单的三维空间模型，其中每个设备及材料构件还自动标注尺寸、位置、安装工序、生产厂家、价格等属性。在运维阶段，可实时了解材料元件和设备的运行状况并对其进行远程监控，后期如果出现设备和材料问题可即时调取BIM模型，从而准确快速地做出水利工程管理决策。
结语
综上，通过对BIM技术的又是分析，然后具体探讨在水利工程建模、结构布置、地形处理中的应用，期望BIM技术在水利工程施工设计中得到推广，提高水利工程的经济效益。
参考文献
[1]王仁超.基于BIM与IFC的混凝土坝施工仿真建模方法[J].水电能源科学，2017（06）.
[2]苗倩.BIM技术在水利水电工程可视化仿真中的应用[J].水电能源科学，2016（10）.
关键词：BIM技术;水利工程;可视化;设计仿真
引言
三维可视化技术是计算机可视化技术与水利水电工程系统相结合产生的一种仿真体，它能有效显示出数据的精准，其实质是通过图形、图像的方式对仿真计算过程的追踪与结果的处理。使用三维可视化技术不但可以降低劳动强度，缩短周期，更能为水利水电工程人员提供一个快捷的数字化平台，提高工程建设的工作效率。
1 BIM技术在水利工程中的应用优势
BIM技术以实现水利工程项目的可视化和信息化功能为目标，通过现代信息技术动态展现水利工程的整体设计风格，高效实时模拟仿真水利工程建筑模型，并可即时修改水利工程设计图同时获取修改后的立体效果图，使水利工程设计从传统的二维图纸转变到三维模型中来，不但能够直观动态地展示水利工程设计的项目模型，在工程施工前获得准确的水利工程数据信息，并且可以消除水利工程技术人员和工程施工人员由于理解能力产生的交流障碍。运用BIM技术对空间三维建筑模型进行预先施工，能够有效防范施工中可能发生的空间重叠，最大限度在施工前期消除日后施工环节可能出现的施工隐患，引导施工有序高效地开展。
2 可视化BIM水利工程设计仿真应用
2.1 水利工程CAD建模应用
BIM中的仿真设计中，首先是建立水利工程的可视化工程模型。水利工程的BIM三维建模主要包括以下几个方面：大坝总体结构的建模，坝体与厂房细节结构建模，水利机电设备的建模。在水利工程结构设计与施工组织设计中，3D建模都十分重要。在BIM中的主要用途有3个方面：①将2D工程数据转化为3D可视化模型，便于工程人员与施工管理人员消化熟悉工程的具体结构与布置;②可赋予3D模型材料属性与边界条件后，用于工程力学仿真分析;③为后续的地形仿真、施工布置、施工进度仿真、施工动画模拟提供实体模型。当前实体建模的方式有许多，可以利用AutoCAD中自带的三维实体建模模块，或者从其他软件中导入通用格式的三维实体模型文件。对于水利机电设备，也可以导入由设备制造方提供Solid-works等机械三维设计软件建立的模型。在CAD应用中，要注意以下2点：（1）统一三维建模标准。由于水利工程项目分工精细、工程浩大，不同的供应商和设计单位所采用的三维建模标准往往有所区别。为了提高设计效率，工程项目部应编制统一的三维建模标准，通告给参与工程的各方。（2）明确图纸的实效性。在水利工程设计中，往往要进行多次设计变更，可能是建筑工程方面也可能是机电设备方面。因此图纸与模型必须保证实效性，无论参与设计各方的图纸是哪个版本的，均应以项目部统一出具的图纸为准，不得擅自更改。
2.2 BIM技术在水利工程导流三维动态可视化仿真应用
水利水电工程在对导流进行设计和管理的施工过程中，一般需要使用大量的数据和图形信息。譬如水坝地区的水文、地形、地貌、地质资料和枢纽设计、施工场地布置和施工导流方案设计等各式各样的数据和图纸。如何对这些错综复杂、数量繁多的信息进行高效、快速的取用、管理，是提高设计效率和施工管理水平的关键。施工导流的方案设计作为施工组织设计的重要环节，它的设计过程极其复杂，并且设计出来的导流方案没办法做出实际的、直观的比较。所以在水利水电工程导流设计中实现BIM水利水电工程施工过程可视化仿真技术可以形象直观地表达出导流设计的实际效果，有着重大的现实意义。
2.3 地形处理仿真应用
BIM系统中地形处理仿真一般采用Civil3D等软件处理，可以创建三维的地形曲面，并且赋予地形地质的特征，将河流、山川、植被等数据直接赋予实体模型。除了进行地形仿真之外，Civil3D还能够在地形曲面上进行土方工程的明挖基坑与渠道、放坡、施工道路设计等操作，并且能够计算土方量并生成土方施工图，同时输出土方量的计算。Civil3D建模中，进行土方量计算时，应该要注意可直接用于本工程填方的挖方工程量计算以及回填用挖方的挖掘地点的设计与布置，这一点对土方工程的成本控制有十分巨大的影响。
2.4 BIM技术在混凝土坝施工的动态仿真应用
由于计算机和系统仿真技术的出现，特别是系统仿真技术的不断发展，可以实现在计算机上将混凝土上坝施工的动态过程真实地模拟出来。通过对不同混凝土施工方案进行模拟，观察产生的施工动态过程，然后根据不同施工方案下混凝土施工进程的模拟的各项定量指标进行预测，制定出科学合理的施工进度计划。通过在计算机系统上输入各种可影响浇筑施工的变量，建立一个混凝土坝的施工系统模型，在这个模型的基础上建立一个可模拟水利水电工程的仿真计算软件。然后使用软件对水利水电工程进行模拟建设，通过输入可实行的机械配套方案和相应的施工技术参数，可以计算出机械配套的数量最优比、机械的最优利用率、每月的混凝土浇筑强度，并且还能获取对应的施工方案下对大坝进行浇筑施工的详细规划进度表。
2.5 运维阶段的应用
BIM模型不仅是简单的三维空间模型，其中每个设备及材料构件还自动标注尺寸、位置、安装工序、生产厂家、价格等属性。在运维阶段，可实时了解材料元件和设备的运行状况并对其进行远程监控，后期如果出现设备和材料问题可即时调取BIM模型，从而准确快速地做出水利工程管理决策。
结语
综上，通过对BIM技术的又是分析，然后具体探讨在水利工程建模、结构布置、地形处理中的应用，期望BIM技术在水利工程施工设计中得到推广，提高水利工程的经济效益。
参考文献
[1]王仁超.基于BIM与IFC的混凝土坝施工仿真建模方法[J].水电能源科学，2017（06）.
[2]苗倩.BIM技术在水利水电工程可视化仿真中的应用[J].水电能源科学，2016（10）.