東莊水利樞紐工程BIM技術應用匯報

一、工程簡介

涇河是陜西母親河渭河的第一大支流，也是黃河最大的二級支流，流淌著古老歷史的涇河流域，以其深厚的文化底蘊滋潤著三秦大地，承載著盛世繁華。東莊水利樞紐工程位于涇河下游峽谷末端，左岸為淳化縣車塢鎮，右岸為禮泉縣叱干鎮，距離西安市90公里，該工程是國家172項節水供水重大水利工程之一，是黃河水沙調控體系中的重要支流水庫，是黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略實施以來第一座開工建設的大型節點水庫，工程的開發任務以防洪減淤為主，兼顧供水、發電和改善生態等綜合利用。東莊水利樞紐工程總庫容32.76億立方米為大(Ⅰ)型工程，電站裝機容量11萬千瓦，計劃建設工期95個月，總投資163.61億元，工程主要建筑物由230m高混凝土雙曲拱壩、水墊塘、引水發電系統及供水、發電、排沙聯合取水口等組成，泄洪排沙建筑物由壩身3個溢流表孔、加4個排沙泄洪深孔、加2個非常排沙底孔組成，引水發電系統布置在左岸山體內，導流洞布置在右岸。

工程建成后作為黃河水沙調控體系的重要工程，將牢牢抓住水沙關系調節這個牛鼻子，與渭河綜合治理共同構成完整的渭河下游防洪體系，將徹底消除渭河小水大災的現象，工程勘察設計單位踐行新時代水利工作方針和新階段水利高質量發展要求，勇于創新，敢于突破，在勘察設計當中，一方面采用數字采集、數據共享，構建地形地質數字模型，為數字設計提供數學依據的同時，創新了工程勘察內外業一體化的工作模式，另一方面采用協同設計、參數化模板庫、開發工具、精細化建模、數值分析技術，實現了BIM技術在數字設計中的全要素、全過程、全周期應用。數字勘查與數字世界的融合，推進了東莊水利樞紐工程數字一體化勘察設計的發展，全面提升了勘察設計的品質和效率。

二、創新應用

建立了空地融合數字工程勘察應用技術體系，突破了GNSS與工程地圖實時關聯等技術，研發了工程勘察數字采集系統、基礎信息綜合管理平臺及跨平臺數據接口，實現了工程勘察全流程數字化應用，創新亮點成果取得了全國優秀水利水電勘測設計金質獎1項、著作權3項。研發了工程勘察數字采集信息系統，實現了全要素工程勘察信息的數字化采集，創新了工程勘察內外業一體化的工作模式。編制了工程勘察的基礎信息分類編碼及標識符標準，研發了工程地質綜合基礎信息平臺，實現了勘察信息的數字自動化管理。提出了基于數字分析的裂隙連通性判別方法，三維地質模型得到3DEC建模方法，實現了裂隙分析全過程的數學表達和自動分析判斷。

建立了基于BIM模型架構的拱壩體形優化設計流程研發了拱壩設計可視化平臺，實現了拱壩模型的智能化構建。創新亮點成果達到國際領先水平技術1項，取得發明專利1項，著作權5項。研發了多線型拱壩體形設計軟件和有限元通用計算軟件，實現了拱壩體形設計參數化、標準化、可視化，提出了基于迭代法的拱壩橫縫優化設計數值模擬方法，研發了橫縫優化設計與三維智能化建模相結合的可視化設計軟件，實現了以拱壩體形參數為基礎的橫縫優化與動態布置，開發了數字模型與大地坐標同位轉換功能，實現了壩體澆筑控制點坐標批量輸出，提高了設計精度和工作效率。

建立了基于STEP格式交換的BIM模型與有限元分析的傳遞方法，研發了拱壩施工進度和溫控仿真程序，實現了大壩生長過程的動態化與可視化，提升了BIM模型應用的價值，拓展了BIM模型應用的維度，創新亮點成果取得著作權2項，研究了基于STEP格式交換的數據傳遞方法，建立了BIM模型與有限元分析的連接通道，將BIM與拱壩施工進度計劃相融合，整合空間信息與時間信息，實現施工過程直觀精確模擬，提升了BIM模型應用的價值。開發了拱壩大體積混凝土溫控仿真程序，實現了大壩“三期九階段”全過程工作性態分析拓展了BIM應用的維度。

三、應用心得和項目總結

應用BIM技術，加快了勘察設計進度和精度，豐富了方案比選的多樣性，打通設計數據的傳遞通道，實現了數值分析與BIM模型的同步耦合，保證方案的合理性，BIM技術助力復雜異形結構設計，實現成果的精細化與可視化，顯著提升了勘察設計成果的效率和品質，BIM技術的應用，實現了大壩混凝土材料的合理分區算量、開挖方案優化等，優化工程投資約8000萬元，優化了溫控方案，節省溫控措施費約1000萬元，降低了溝通成本，節省人力資源成本約480萬元，目前，東莊水利樞紐工程已經進入全面施工階段，基于BIM應用的勘察設計成果將持續支撐工程高品質建設，并在實踐中不斷完善和豐富BIM應用，致力構建全方位、全要素、全生命周期的“數字東莊”，為大壩建設和運行管理的常態化預報、超閾值預警、交互式預演奠定了基礎。

（責任編輯：何雯麗）

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[責任編輯：Susan]