案例分享：BIM技術(shù)在曼維萊水電站工程中的應用

1.工程概況

曼維萊水電站工程位于喀麥隆共和國南部瑪安省境內(nèi)緊鄰赤道幾內(nèi)亞的恩特姆河上，地處熱帶叢林地區(qū)，是一座大流量明渠引水式電站，工程主要任務為發(fā)電。電站采用引水徑流式開發(fā)，攔河壩長1.62km，最大壩高28.3m，正常蓄水高程392m，總庫容1.3億m3，電站總裝機容量211MW，工程規(guī)模為大型。工程主要建筑物由首部擋水和泄水建筑物以及位于工程區(qū)左岸的引水發(fā)電系統(tǒng)建筑物等組成。工程于2012年12月開工建設，2016年8月16日下閘蓄水，2018年2月8日完成主體驗收。

該工程先后榮獲中國勘察設計協(xié)會2019年度行業(yè)優(yōu)秀工程勘察與巖土工程一等獎、2020年“海河杯”天津市優(yōu)秀勘察設計市政公用工程——水利工程一等獎以及2019年“海河杯”天津市優(yōu)秀勘察設計工程勘察一等獎等多項省部級獎項，2021年該工程榮獲中國建設工程最高獎——中國建設工程“魯班獎”。

在曼維萊水電站項目勘察設計初期，中水北方公司成立了針對此項目的BIM應用團隊，結(jié)合項目特點，BIM團隊從地勘及地質(zhì)三維建模、工程建筑物的三維建模、基本BIM模型的計算分析、工程建筑物三維參數(shù)化建模、施工進度仿真分析、三維設計出圖、虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用等方面展開研究。

2.地勘及地質(zhì)三維建模

地勘數(shù)據(jù)及地質(zhì)信息的處理分析一直以來都是水利水電工程勘察設計中的重點與難點。曼維萊工程BIM設計團隊利用地質(zhì)三維勘察設計系統(tǒng)將原始測繪數(shù)據(jù)高精度擬合為三維地形圖，并將前期已有平面地質(zhì)剖面信息導入到三維模型空間中，形成高精度三維地質(zhì)模型。

應用BIM計算進行地勘及地質(zhì)三維建模，不僅便于勘察數(shù)據(jù)的整合、校核前期地質(zhì)成果，而且大大提高了設計效率，設計成果更加直觀、更具針對性。此外，三維地質(zhì)模型還可以用于生成滿足現(xiàn)行水利水電工程制圖標準的平面圖、剖面圖、平切圖和鉆孔柱狀圖等。

3.工程建筑物的三維建模

應用BIM三維建模技術(shù)，對工程總體布置及水工建筑物進行三維建模。模型方便直觀的展示了工程的總體布置及各建筑物之間的相對關(guān)系，為工程設計和建設人員全面準確了解工程提供了更加便利的手段。

4.基本BIM模型的計算分析

基于BIM三維模型，運用大型計算軟件對工程關(guān)鍵建筑物進行有限元計算分析。設計人員可根據(jù)計算分析結(jié)果，調(diào)整細化工程結(jié)構(gòu)，從而達到設計最優(yōu)目的。以曼維萊泄水建筑物為例，基于BIM技術(shù)建立泄水建筑物三維模型，運用Flow3d中CFD模塊，對泄水閘在上游水位393.8m時5個閘孔同時泄水時的水流形態(tài)進行了數(shù)值模擬，為泄水閘后續(xù)設計提供了充分的理論依據(jù)。

5.三維參數(shù)化設計

在BIM技術(shù)應用初期，BIM技術(shù)的應用通常是利用已設計完成的平面設計成果建立三維信息模型，這樣的逆向設計流程不僅對提高設計效率不利，更增加了設計人員的工作量。曼維萊項目BIM設計團隊運用三維參數(shù)化設計技術(shù)，逐步解決了“正向設計”問題。通過預先設定一組或多組對應關(guān)系和約束關(guān)系，再通過關(guān)鍵參數(shù)集對實體進行描述，實體其他參數(shù)通過對應關(guān)系與約束關(guān)系得出，從而實現(xiàn)參數(shù)驅(qū)動，大幅度簡化實體模型的建立與修改過程，模型準確率也大大提升。

6.施工進度仿真分析

利用BIM技術(shù)把三維信息模型與施工進度計劃相鏈接，使施工系統(tǒng)各部分及其在進度計劃中的相互關(guān)系通過形象直觀的圖形和動畫的形式表現(xiàn)出來，還可以實時動態(tài)查詢工程的三維可視化信息，提高工程管理的效率和質(zhì)量。

7.三維設計出圖

傳統(tǒng)二維設計圖紙存在著表達信息不夠直觀完整、工程量計算不夠準確、不同專業(yè)圖紙“錯、漏、碰”等問題。

基于三維建模技術(shù)，各專業(yè)在三維協(xié)同設計平臺上共同完成三維模型設計，生成三維設計圖紙。三維模型直觀、形象，避免了“錯、漏、碰”等問題，應用模型計算工程量完整準確。

8.虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用

在BIM領域，使用虛擬現(xiàn)實(VR)技術(shù)演示單體建筑、空間規(guī)劃，可以讓人以不同的俯仰角度去審視其動感形象及其平面布局的特點。在本項目中也對VR技術(shù)的應用做了嘗試，將廠房三維模型導入Unity3D中，建立左右眼攝像頭，通過Cardboard等程序?qū)崿F(xiàn)廠房內(nèi)部VR效果。

BIM模型在施工過程中的應用可全面提升工程造價行業(yè)效率與信息化管理水平，優(yōu)化管理流程，高效率、高精準度的完成工程量計算工作。以上內(nèi)容就是“案例分享：BIM技術(shù)在曼維萊水電站工程中的應用”，更多BIM熱點資訊/教程分享歡迎關(guān)注微信公眾號“BIM實訓”，也可點擊下方免費下載領取精品學習資料。