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 摘要:建筑信息模型(BIM,BuildingInformationModeling)技术,对促进水利水电工程行业向现代信息化发展具有重要意义。总结了BIM技术在水利水电工程设计、施工、管理、竣工验收及运营维护等方面的应用优势和现状;构建了基础理论课程群、单项专业实训课程群、综合课程(毕业)设计提高课程群的水利水电工程专业BIM类全过程“3+1”课程体系;结合师资资源、课程资源和教学方法,提出了水利水电工程专业BIM类课程的教学改进途径。研究以期促进课程建设,对专业课程体系也具有有益的指导和借鉴。

关键词:水利水电工程专业;BIM;课程体系;教学研究

1BIM在水利水电工程中的应用优势

1.1设计方面

传统的二维CAD施工图纸不利于各参与方信息协同与共享。BIM三维实体模型能自动导出坝体二维剖面图,减少设计绘制工作量;BIM技术改变了传统先结构后施工图设计流程,可实现结构工程师和设计工程师数据共享、协同工作,达到工程结构和工程设计一体化;协作平台Vault能使任何一方的一个细小的修改和变更都能协同联动,进行关联的修改和变更,避免传统以纸质载体为主和相对独立的设计、施工、运维产生的信息不对称,确保工程在不同阶段信息的时效性、实效性、唯一性和及时性。特别对于受温控、生产能力、进度要求非常复杂的大坝,如何科学确定大坝分层分缝、坝浇顺序、浇筑进度,传统设计很难一步到位。通过导入影响浇筑的影响因素变量,利用BIM技术能快速自动生成不同浇筑方案下进度和各项指标的时空动态信息,从而确定最佳方案。

1.2施工方面

可视化将复杂的施工过程通过动画视屏仿真技术预演施工过程,对可能出现的技术和安全问题进行预判,并能将工程施工形象进展、信息和数据能以图表形式输出。为降低施工布置、进度控制、人财物安排、施工调度的风险,提供工程全生命周期的施工依据。3DMax可视化仿真难以对复杂异构水工结构进行建模,GIS建模时效性、实效性和协同性差,需重复建模、精确度低[2]。BIM技术平台Civil3D软件具有数字化地形模型功能,可以导入静态三维地形图,为施工平面布置提供依据。在三维数字地形图上,结合坝基坝肩开挖设计曲面,通过地形动态填挖取舍,生成形成坝体开挖地形动态曲面。在开挖地形曲面空间内自动生生坝体三维空间模型,Revit软件“族”工具按规范要求,进行坝体分段分块施工的时空三维实体模型导出。

1.3管理方面

平台Navisworks软件能将各分项工程赋予时间属性和成本属性,实现四维进度控制和五维成本控制的功能,从而进行人员管理、设备管理、材料管理、施工方法管理、环境管理、进度管理、成本管理和安全管理[3]。通过对工程的实时管理和监控,达到优化进度、提高质量、降低成本、提高效率、减少风险的目的。

1.4竣工验收及运营维护方面

传统的水利工程竣工资料,需要收集设计、施工、监理各方参与的资料,耗费大量人力整理,复杂冗长。BIM技术能自动收集、生成各方资料,提高效率。通过建模来对其设备使用时间、维护状况等工况进行实时监控,可视化进程与监控系统有机结合,提出相应的维护措施。利用互联网+、App及远程智能监控技术,BIM技术能达到可视化人财物调度,赋予大坝安全监测仪器属性信息,通过Revit对应仪器识别代码,并结合工程动态进展、结构强度,实时读取数据,进行进度和安全动态监管。

2BIM在水利水电工程中的应用现状

BIM技术在我国属于起步阶段,部分应用于建筑行业。目前水利水电工程领域没有BIM强制性标准,应用仅仅局限单个单项工程上[4]。一方面BIM通过建模软件和应用软件搭建基本信息平台,实现信息建模。应用软件是BIM的核心,任何一个软件无法实现所有不同专业、不同参与方在不同阶段的所有功能,应针对不同专业、不同参与方在不同阶段的不同需求,需要借助不同的软件实现。而不同建模软件和应用软件的数据输出和存储格式不尽相同,必须使不同软件达到兼容和数据共享,达到模型检测、协同工作平台、信息集成管理、三维模拟建造、目标动态控制、可视化虚拟展示的基本功能。另一方面不同于建筑工程,由于水利水电工程多专业性、结构的复杂异构性、建筑物的分布性、涉及参与多方性,不同阶段涉及的要求、深度和精度不同,传统设计中图纸经常变更,应用困难。2016年中国水利水电勘测设计协会基于推进勘测设计手段,成立中国水利水电BIM设计联盟,但由于技术力量、经费投入、水利水电工程的复杂性,应用还不够深入,仍仅仅限于三维建模[5]。华北水利水电大学结合武都水库工程的地质状态、工程建设过程、进度与安全质量管理,基于水利水电工程任务特征、技术特征、用户特征,从数据标准、应用标准、管理标准,提出了水电工程BIM标准框架的HBIM的概念[1]。

3水利水电工程专业BIM类课程体系的构建

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