东庄水利枢纽工程BIM技术应用

来源：BIM产业联盟

东庄水利枢纽工程BIM技术应用

一、 工程简介

泾河是陕西母亲河渭河的第一大支流，也是黄河最大的二级支流，流淌着古老历史的泾河流域，以其深厚的文化底蕴滋润着三秦大地，承载着盛世繁华。东庄水利枢纽工程位于泾河下游峡谷末端，左岸为淳化县车坞镇，右岸为礼泉县叱干镇，距离西安市90公里，该工程是国家172项节水供水重大水利工程之一，是黄河水沙调控体系中的重要支流水库，是黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略实施以来第一座开工建设的大型节点水库，工程的开发任务以防洪减淤为主，兼顾供水、发电和改善生态等综合利用。东庄水利枢纽工程总库容32.76亿立方米为大(Ⅰ)型工程，电站装机容量11万千瓦，计划建设工期95个月，总投资163.61亿元，工程主要建筑物由230m高混凝土双曲拱坝、水垫塘、引水发电系统及供水、发电、排沙联合取水口等组成，泄洪排沙建筑物由坝身3个溢流表孔、加4个排沙泄洪深孔、加2个非常排沙底孔组成，引水发电系统布置在左岸山体内，导流洞布置在右岸。

工程建成后作为黄河水沙调控体系的重要工程，将牢牢抓住水沙关系调节这个牛鼻子，与渭河综合治理共同构成完整的渭河下游防洪体系，将彻底消除渭河小水大灾的现象，工程勘察设计单位践行新时代水利工作方针和新阶段水利高质量发展要求，勇于创新，敢于突破，在勘察设计当中，一方面采用数字采集、数据共享，构建地形地质数字模型，为数字设计提供数学依据的同时，创新了工程勘察内外业一体化的工作模式，另一方面采用协同设计、参数化模板库、开发工具、精细化建模、数值分析技术，实现了BIM技术在数字设计中的全要素、全过程、全周期应用。数字勘查与数字世界的融合，推进了东庄水利枢纽工程数字一体化勘察设计的发展，全面提升了勘察设计的品质和效率。

二、 创新应用

建立了空地融合数字工程勘察应用技术体系，突破了GNSS与工程地图实时关联等技术，研发了工程勘察数字采集系统、基础信息综合管理平台及跨平台数据接口，实现了工程勘察全流程数字化应用，创新亮点成果取得了全国优秀水利水电勘测设计金质奖1项、著作权3项。研发了工程勘察数字采集信息系统，实现了全要素工程勘察信息的数字化采集，创新了工程勘察内外业一体化的工作模式。编制了工程勘察的基础信息分类编码及标识符标准，研发了工程地质综合基础信息平台，实现了勘察信息的数字自动化管理。提出了基于数字分析的裂隙连通性判别方法，三维地质模型得到3DEC建模方法，实现了裂隙分析全过程的数学表达和自动分析判断。

建立了基于BIM模型架构的拱坝体形优化设计流程研发了拱坝设计可视化平台，实现了拱坝模型的智能化构建。 创新亮点成果达到国际领先水平技术1项，取得发明专利1项，著作权5项。 研发了多线型拱坝体形设计软件和有限元通用计算软件，实现了拱坝体形设计参数化、标准化、可视化，提出了基于迭代法的拱坝横缝优化设计数值模拟方法，研发了横缝优化设计与三维智能化建模相结合的可视化设计软件，实现了以拱坝体形参数为基础的横缝优化与动态布置，开发了数字模型与大地坐标同位转换功能，实现了坝体浇筑控制点坐标批量输出，提高了设计精度和工作效率。

建立了基于STEP格式交换的BIM模型与有限元分析的传递方法，研发了拱坝施工进度和温控仿真程序，实现了大坝生长过程的动态化与可视化，提升了BIM模型应用的价值，拓展了BIM模型应用的维度，创新亮点成果取得著作权2项，研究了基于STEP格式交换的数据传递方法，建立了BIM模型与有限元分析的连接通道，将BIM与拱坝施工进度计划相融合，整合空间信息与时间信息，实现施工过程直观精确模拟，提升了BIM模型应用的价值。 开发了拱坝大体积混凝土温控仿真程序，实现了大坝“三期九阶段”全过程工作性态分析拓展了BIM应用的维度。

三、应用心得和项目总结

应用BIM技术，加快了勘察设计进度和精度，丰富了方案比选的多样性，打通设计数据的传递通道，实现了数值分析与BIM模型的同步耦合，保证方案的合理性，BIM技术助力复杂异形结构设计，实现成果的精细化与可视化，显著提升了勘察设计成果的效率和品质，BIM技术的应用，实现了大坝混凝土材料的合理分区算量、开挖方案优化等，优化工程投资约8000万元，优化了温控方案，节省温控措施费约1000万元，降低了沟通成本，节省人力资源成本约480万元，目前，东庄水利枢纽工程已经进入全面施工阶段，基于BIM应用的勘察设计成果将持续支撑工程高品质建设，并在实践中不断完善和丰富BIM应用，致力构建全方位、全要素、全生命周期的“数字东庄”，为大坝建设和运行管理的常态化预报、超阈值预警、交互式预演奠定了基础。

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