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BIM-案例-水利工程-阿尔塔什水利枢纽工程中的.pdf

公司名称 水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测 设计研究院 项目地址 中国，新疆 应用软件 AutodeskIDS高级版套件 AutodeskBDs旗舰版套件

新疆院将扎实稳步推进BIM工 作，进一步提升我院的勘测设计 水平和市场竞争力。为了开拓国 际市场，正在积极努力洽谈在外 设合作机构，以便辐射中亚市 场，新疆院将组织精兵强将、配 备最强的力量和资源，不辱使 命，为国争光。

张剑 院长 水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测 设计研究院

水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院

DB44／T 2089-2018 平板型太阳能集热器选材通用技术条件.pdf阿尔塔什水利枢纽工程中的

项目难点 水利水电工程的建筑物体型复杂、设备种类繁多， 施工交通纵横交错、布置宏大。水利水电工程的勘 探设计工作涉及多领域、多学科、多专业，设计流 程与专业协调复杂多变。“全面推动三维设计、提 高生产力，实现水利水电工程全生命周期管理， BIM应用水平达到全国水利行业领先水平”，设计 勘探工作实现全面协调化、信息化和可视化，是新 疆院不断追求和探索的目标和方向。

施工、工程招标代理以及工业与民用建筑、送变 电、风力发电工程、对外承包工程与进出口企业 等资质及工作能力。 新疆院在职职工1247人，教授级高工60余人，高级 工程师300余人。累计获国家级、部级、自治区级优 秀勘测设计项目达到145余项，其中近5年就达近 60项，1999年进入“全国勘察设计行业综合实力百 强单位”行列。2012年继续保持全国水利水电勘测 设计行业信用等级单位AAA+荣誉称号。

阿尔塔什水利枢纽工程项目中，新疆院打破传 统的设计模式，建立了基于BIM的三维设计和协 作机制。BIM技术应用包括：地形处理、地质生 成、方案分析比选、设计BIM模型、对模型进行 有限元分析、BIM模型深化、经济分析、专业间 协同、完善BIM模型信息等。

叶尔羌河流域地处我国新疆西南部喀什地区，塔 里木盆地西南边缘，曾是塔里木河的第一大支 流。阿尔塔什水利枢纽工程是叶尔羌河干流山区 下游河段的控制性水利枢纽工程，在保证塔里木 河生态供水条件下，具有防洪、灌溉、发电等综 合利用功能。

水库总库容22.5亿m3，最大坝高164.8m，控制灌 溉面积477.96万亩，电站装机容量730MW，为大 （1)型一等工程。枢纽工程由拦河坝、1"、2"表孔 溢洪洞、中孔泄洪洞、1"、2"深孔放空排沙洞、 发电引水系统、电站厂房等主要建筑物组成工程 总投资102.11亿元。

图2BIM应用流程图

地质实体模型设计 测量专业把外业勘测的地形测量数据，在 AutodeskCivil3D中进行处理，生成地形曲面模

地质实体模型设计 测量专业把外业勘测的地形测量数据，在 AutodeskCivil3D中进行处理，生成地形曲面模

型：地质专业在地质信息软件中将地质勘察数 据进行整理分析，生成体量模型：通过Autodesk Inventor将体量模型和地形曲面进行融合，获得融 入地质信息的实体地形模型；在模型验证后，将 成果提交给下游专业。 地质实体模型的建立，使二维的地形和地质信息 变得直观和生动。并随着阶段的深入，地质勘察 数据的丰富，地质实体模型将更趋近与真实的地 形地质情况。为下游专业设计的合理性和准确性 提供了保证。

型：地质专业在地质信息软件中将地质勘察数 据进行整理分析，生成体量模型；通过Autodesk Inventor将体量模型和地形曲面进行融合，获得融 入地质信息的实体地形模型；在模型验证后，将 成果提交给下游专业

地质实体模型的建立，使二维的地形和地质信息 变得直观和生动。并随着阶段的深入，地质勘察 数据的丰富，地质实体模型将更趋近与真实的地 形地质情况。为下游专业设计的合理性和准确性 提供了保证

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通过三维地形曲面可以直观反映出右岸为高陡边 坡，不利于水工建筑物布置。因此主要泄水建筑 物布置在左岸，针对右岸发电引引水系统进口进行 位置比选。根据枢纽区左、右岸地形条件，可以 直观的看出，右岸存在高陡边坡问题，不利于泄 洪系统布置，均布置在左岸。

BIM技术需要在水电项目整个全 生命周期的各个阶段、各个环 节加以应用，以实现行业设计 水平全面提升

高亚平 副院长兼工程数字研究中心主任 水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测 设计研究院

视化模型与数字化文件的连接，在方案变动、修 改模型的同时，Excel数据跟着实时变化，从而链 接到AutodeskRevit和AutodeskInventor里进行模 型的同步变动，成功建立双向工作渠道。

在地质实体模型上进行各方案工程布置，使用 Autodesk Revit、AutodeskInventor建立各方案工 程布置水工建筑物、水机设备、电气设备的实体 模型；创建实体模型统计工程量清单的方法，达 到了精确算量的水平，为后续的经济比选和方案 决策提供了有力保障。经过对各方案技术方面和 经济方面的比较，得出技术可行，经济最优的方 案作为推荐方案。

图6建筑物模型参数化模型

图4、图5为枢纽布置方案一和方案二的总体布置 模型，从图中可以直观的看出方案一发电洞进口 闸井位置避免高陡边坡开挖处理。方案二发电洞 进口闸井位于右坝肩上游侧，闸井平台以上最大 开挖高度达320m，存在高边坡处理及边坡稳定问 题。从经济上比较方案一发电洞的运行安全较优 且工程投资较方案二节省1.2亿元，因此推荐方案 一的布置型式。 砼面板坝具有技术可靠，施工简单，投资（16 亿）相对沥青砼心墙坝少1.5亿等优点，因此选定 砼面板坝作为代表坝型。 建筑物模型设计 在得出推荐方案后，利用标准化模型数据库，使 用AutodeskRevit、AutodeskInventor完善推荐方 案的水工建筑物、水机设备、电气设备的实体模 型。利用MicrosoftOfficeExcel作为参数数据的中 间载体，在AutodeskRevit和AutodeskInventor里 将Excel数据导入，自动生成模型；同时建立了可

有限元仿真计算 使用Autodesk Revit、AutodeskInventor建立的水 工建筑物等实体模型可以导入有限元仿真计算软 件，弥补了有限元仿真计算软件建模能力的不足； 重要的建筑物模型要通过有限元仿真计算，验证了 建筑物的合理性，并为结构优化提供了依据。

砼面板坝作为代表坝型。 建筑物模型设计 在得出推荐方案后，利用标准化模型数据库，使 用AutodeskRevit、AutodeskInventor完善推荐方 案的水工建筑物、水机设备、电气设备的实体模 型。利用MicrosoftOfficeExcel作为参数数据的中 间载体，在Autodesk Revit和AutodeskInventor里 将Excel数据导入，自动生成模型：同时建立了可

水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院

韩守都 工程数字研究中心副主任 水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测 设计研究院

图12设计烈度时钢筋拉应力值

表孔控制段限元分析计算

保鹤城某广场现场施工组织设计表孔控制段限元分析计算

金属结构梦数化的头现过性 参数化模板设计，在建立完成参数化模型后， 相 同类型的装配构件，仅需对参数文件进行调整， 调整完成后，三维模型会依据参数调整自动调整 零件大小，装配模型也会相应调整。工程图包括 工程量也自动调整。设计检查工作变得简单，工 程图仅需依据图幅大小调整视图比例。改变图幅 比例后，尺寸会比例会自动调整。从而有效提高 图纸质量和设计进度。

属结构设备，因此，通用化模型能有效的提升金 属结构的设计效率。根据我们多年的在三维设计 的使用经验，采用通用化模型后，设计效率至少 提升50%以上，同时，产品设计的校审工作大幅 度降低。如：图纸的尺寸的校审只检查尺寸标注 的是否合理，尺寸的正确性已不需要进行复查。 图纸的工程量也无需进行复核。

参数化模板设计，在建立元成参数化模型后， 同类型的装配构件，仅需对参数文件进行调整， 调整完成后，三维模型会依据参数调整自动调整 零件大小，装配模型也会相应调整。工程图包括 工程量也自动调整。设计检查工作变得简单，工 程图仅需依据图幅大小调整视图比例。改变图幅 比例后，尺寸会比例会自动调整。从而有效提高 图纸质量和设计进度。 2）金属结构设计难点 本枢纽多数闸门挡水水头较高，门型偏大。闸门 需采用偏心铰弧形工作闸门，闸门开启或关闭过 程中的微量运动过程设计，直接关系到闸门建成 后的运行效果。采用偏心铰弧形工作闸门后，由 于设备增多，布置繁琐，采用常规手段设计效率 低较。为解决以上设计难题，金属结构设计时采 用BIM设计，在实现闸门实际运行状态模拟的同 时，也有效提高设备布置效率。 3）金属结构模型优化 设计过程中，闸门及结构布置采用参数化模型进 行设计，平台采用lnvertor，为提高模型的效率， 各模型参数采用骨架参数的方式来传递，模型建 立完毕后，每次体型或布置优化均通过调整骨架 参数的方法进行，参数修改完毕后，模型也随之 变化，有效的提高效率。同时，该模型作为参数 化模板，可重复使用。 如果该模型含2千个零件，每次修改参数后刷新时 间为2小时，通过模型优化，将缩短至10分钟。 4）金属结构模型展示 由于水工金属结构结构系依据水库（水电站）参

图纸质量和设计进度。 2）金属结构设计难点 本枢纽多数闸门挡水水头较高，门型偏大。闸门 需采用偏心铰弧形工作闸门，闸门开启或关闭过 程中的微量运动过程设计，直接关系到闸门建成 后的运行效果。采用偏心铰弧形工作闸门后，由 于设备增多，布置繁琐，采用常规手段设计效率 低较。为解决以上设计难题，金属结构设计时采 用BIM设计，在实现闸门实际运行状态模拟的同 时，也有效提高设备布置效率。

将模型导入Navisworks，通过三维漫游查看，直 观地查看整体效果。通过碰撞检查，检查构件的 尺寸、标高、位置的协调性；多个专业同在一个 工作平台上工作，能够及时发现问题，快速优 化，通过修改构件集合参数或者调整位置约束能 够快速更新反映到新模型中

由于水工金属结构结构系依据水库（水电站）参 确定临时用电施工组织设计方案示例2，基本不存在2个水库有一模一样的水工金

项目出图 BIM图纸量占本项目初步设计阶段总完成图纸的 30%，BIM的应用大夫缩短了图纸设计和校审时 间。新疆院金属结构专业采用AutodeskInventor 通用化模型后，设计出图效率提升3倍以上，大幅 度降低产品的设计、校审工作，合格率和功效显 著提高。

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