关于BIM技术在水利工程管理中应用分析.docVIP

关于BIM技术在水利工程管理中应用分析 　　摘要：该文简要介绍建筑信息模型(BIM)在建筑设计中所具有的优势,并以某河流上修建大坝的可行性研究为例,阐述如何利用一款专业BIM软件———Autodesk Civil3D及其二次开发的实用程序和部件进行水利工程的“三维”设计。与水利工程传统“二维”设计相比,该“三维”设计具有方便。快捷。准确的优势。 　　关键词：BIM技术；水利工程；三维设计 　　中图分类号：TV文献标识码： A 　　一、建筑信息模型 　　BIM是Building InformationModeling的缩写,目前中文翻译最为贴切的、也最被大家广泛认可的名称是建筑信息模型。建筑信息模型(BIM)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,建立建筑模型,具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等五大特点。“建筑”这一名词狭义的概念指的是高楼大厦、庭院房屋,广义上应该理解为所有的、为满足特定要求的、人为修建的空间结构。因此, BIM这一概念可以被应用到建筑工程领域的各个方面,当然也包括水利建筑工程。BIM是一种新的思维方式和设计理念,是真正意义上的“三维”设计。相对传统的“二维”设计,它不仅可以用三维立体的图形直观表现设计成果,更可以提供与建筑结构属性有关的、且相互关联的各种“三维数据”,真正做到所见即所得。 　　二、将BIM引入水利工程设计 　　Autodesk Civil3D是面向土木工程的一款专业BIM软件,在地勘、测绘、交通、市政、规划、电力等行业中被广泛应用。从该软件提供的多种实用功能和软件的普及率来看,这是一个很好的平台,可以通过这个平台将BIM的概念引入到水利工程设计行业中来。虽然水利工程设计中使用Civil 3D提供的现有功能只能完成一些简单的渠道、堤防、土石坝等任务,无法充分发挥BIM的强大优势,，但是它提供了丰富的应用程序编程接口(API),这是开启BIM高效“引擎”的关键。 　　根据我国水利工程的特性和行业标准,笔者努力尝试在Civil 3D的基础上,二次开发一些实用的程序和部件,如下文中提到的“库容曲线程序”、“拱坝、重力坝和土石坝部件”、“地质曲面程序”、“曲面转实体程序”等,将为水利工程设计,特别是大坝设计,带来极大的便利,从而能让建筑信息模型(BIM)“本土化”、“水利化”。 　　三、BIM给水利工程带来的“三维”设计 　　“三维”设计这一理念是设计行业发展的必然趋势。现以假定在某河流上修建大坝的可行性研究为例,阐述Civil3D“三维”设计及其优势。 　　地形图三维分析 　　过去,如果要在某河流上修建水库大坝,就要长途跋涉、风餐露宿、顺流而上,在山川河谷中寻找几个合适的坝址位置,然后进行大范围的测绘和地质钻探,耗费大量的人力、物力和时间。现在,想要在该河流上初选坝址位置,不必再兴师动众,依靠已经发展成熟的GPS、GIS、RS技术,可以很容易地得到该流域的三维地形图,在计算机面前从容不迫地探讨、分析、研究、选择。 　　Civil3D要生成三维地形曲面,可以通过导入实地测量的三维坐标点,可以通过添加三维等高线,也可以转换DEM (数字等高模型),还可以直接从谷歌地图中插入三维地形曲面,见图1。 　　有了三维立体的地形曲面模型(图2),就可以在此基础上,利用Civil3D提供的多种功能进行高程分析、坡度分析、流域分析等。这些工作Civil3D都可以自动完成,无需再像从前一样人工逐步勾绘计算。设计人员可以根据各种分析结果,结合卫星地图和三维地形曲面,直观判断地形、地势,初步选择一个或者多个有库容条件、适合修建大坝的位置作为坝址。在拟定的坝址上,根据坝址位置的地形特点假定多种坝型,如拱坝、重力坝、土石坝等,组合出多个比较方案供对比选择。 　　 　　图1卫星图片与三维地形曲面的拟合 　　 　　图2用等高线方式显示的三维地形曲面 　　计算库容曲线 　　一般情况下,每个坝址比较方案都要计算高程与库容、淹没面积的关系曲线,这一过程用传统的方法费时费力。Civil 3D可以在三维地形曲面的基础上,让库容和淹没面积的计算变得轻而易举。通过Civil3D的API二次开发的“计算库容曲线”程序,可以将这个过程缩短至几分钟。逐高程计算库容和淹没面积后,把结果直接导入Excel绘制曲线(见图3),简单明了。无论有多少个坝址位置,多少个坝型比较方案,修改多少次,重新计算库容曲线都是几分钟的事。相对传统的方式,这种效率的提高是非常显著的。 　　 　　图3逐高程自动计算库容和淹没面积后导入Excel 　　初步计算主要工程量 　　在各个坝址位置放置各种坝型都要计算坝基开挖量和坝体方量。在“二维”设计的思维方式下计算工作量是非常惊人的,需要几天甚至是几周的时间,进行反