滇中引水工程三维勘测设计及BIM技术应用汇报

一、 项目简介

滇中引水工程位于云南省中部，是国务院批准、国家发改委和水利部确定的172项节水、供水重大水利工程中的标志性工程之首，工程任务以城镇生活与工业供水为主，兼顾农业灌溉和生态用水，工程年均引水量34.03亿立方米，为Ⅰ等大（1）型工程，工程至金沙江提水220米，沿途向丽江、大理、楚雄、昆明、玉溪、红河6个州市供水，引水设计流量135m ³ /s，水源工程共安装12台离心泵机组，总装机容量480兆瓦，输水工程全长664Km，其中隧洞58座，长612Km，占比高达92.3%，创造了六项世界之最，地下泵房世界最大、泵站单机离心泵容量世界最大、泵站总装机容量世界最大、隧洞输水世界最长、全断面TBM直径世界引调水工程最大，地质条件在世界引调水工程中最复杂，良好的策划是成功的基石，2016年滇中引水工程启动了三维勘测设计及BIM应用策划，确定了三维设计总体思路。基于3DE平台开展技术策划和协同策划。

二、 BIM设计特点及难点

长周期全阶段BIM设计应用，勘测设计工作自2010年开始，历时十余年，涵盖项建、可研、初设、招标、到施工图等多个阶段，历时长、参建方多，BIM设计的应用有效解决了海量数据 的集成与更新，成为全周期、全阶段勘测设计的技术保障。多专业协同设计，工程设计勘测、规划、水工等数十个专业，多专业协同设计在空间上解决了建筑物的多专业相互干涉，在时间上保证了上下游之间的专业数据信息实时传递。高难度、高要求动态设计，为克服断层活动带、软岩大变形、高地应力、涌水突泥等世界级工程地质难题，施工过程中采用快速更新动态设计，及时调整隧洞支护措施。

三、 BIM设计总体应用情况

测绘专业，应用卫星、无人机、激光雷达等综合测绘手段，建立空、天、地一体化全方位的空间信息感知体系，快速获取工程全线数字影像、高层模型、倾斜摄影模型，地质勘查工作中，自主研发了野外数字化采集系统、三维地质建模系统、中心数据库系统、GIS综合管理平台等软件，完善了地质勘查全过程BIM技术，采用3DE协同技术，改进了传统的地质勘测、地质分析、水工设计、施工设计流水线，实现同一数据源各专业间信息及时沟通与反馈，可实时查看地质信息，快速指导泵站科学选址，提炼出一套复杂地质条件下，地下泵站三维布置设计流程。

采用BIM技术进行建筑物全过程三维设计，开展了三维可视化展示、工程量统计、计算分析等应用，针对蜗壳、尾水管等复杂体型水工建筑物提出模块化BIM解决方案，采用UDF模块、EKL快捷指令，实现复杂结构体快速三维建模。

精细化机电三维设计，创建了系统标准和设计规格表，完善了资源库，进一步实现了机电专业逻辑与物理系统的联动设计。

施工布置方面，基于3DE平台道路模块快速进行道路设计，运用CBD模板，进行地下工程施工设计，针对深埋长隧洞tbm掘进锚喷。钢筋制安等施工过程进行动态可视化仿真分析指导施工支洞设计，针对于深埋长隧洞TBM洞段掘进、出渣、锚喷、钢拱架、钢筋制安等施工过程进行动态可视化仿真分析，指导TBM施工设计，基于3DE平台，通过参数驱动快速调整支护措施，进行结构配筋、出图，形成一套BIM出图快速解决方案。

全专业、全阶段的BIM成果还广泛用于工程现场技术交底、虚拟漫游展示等会上展示中，为了紧密融合宏观GIS与微观BIM信息，研发的具有知识产权的支撑GIS+BIM应用的方舟平台，提供了集信息加工、处理、集成、发布、应用的全链条服务，构建了滇中引水工程GIS+BIM的智慧滇中一张图的建设管理系统，为工程全过程智慧化管理提供平台和数据支撑。

四、 项目应用创新亮点

多源异构数据融合及动态调度，突破了传统 GIS 在多源三维空间数据融合和分析计算等方面的局限，一体化、精量化的三维数据模型有效解决了三维 GIS 应用中海量多源异构数据集成融合难题，取得了丰硕的研究成果，被水利部认定为水利先进实用技术。

三维可视化隧洞地质超前预报管理平台及应用，建立隧洞地质风险评价体系，实现地质风险源靶向定位和预警，研发出深埋长隧洞地质超前预报管理平台，并成功运用于滇中引水工程中，具有三维可视化和模块化组合，为隧洞的动态信息掘进提供了科学支撑，实现深埋长隧洞超前预报数据综合管理和施工风险科学控制，本系统在隧洞地质超前预报信息化建设领域尚属首例，是智慧滇中重要组成部分。

高扬程大功率离心泵 BIM 建模及流场优化，水源泵站采用 12 台单极、单吸高扬程大功率离心泵组，目前国内外尚无成熟的工程实例及水泵模型可供参考，是滇中引水工程建设必须克服的十大世界级技术难题之一，基于 BIM 技术对水泵进行三维流场和结构数值仿真分析，优化了水源泵站及水力模型，增强了水泵机组运行的可靠性，水泵机组运行参数水平达到了国际先进水平。

TBM 施工过程动态可视化仿真，针对香炉山深埋长隧洞 TBM 施工过程复杂，敞开式 TBM 各施工工序在时间和空间上联系紧密的特点，对在建引调水工程最大直径敞开式 TBM 施工全过程进行动态可视化仿真，指导现场施工和设计，合理配置机械设备，优化施工方案，推进施工进度。

五、 应用心得

经 过多年 BIM 正向设计的探索与应用，形成了一套长距离调水工程正向设计解决方案，有效的提升了设计质效，同时滇中引水工程三维勘测设计及 BIM 应用取得了一系列科技成果，发挥了显著的经济和社会效益，其应用推广前景广阔，我们将继续发掘 BIM 技术在勘测设计中的价值，应用推广到更多的工程设计中。