一、工程簡(jiǎn)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(jí)支流，流淌著古老歷史的涇河流域，以其深厚的文化底蘊(yùn)滋潤(rùn)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(zhèn)，右岸為禮泉縣叱干鎮(zhèn)，距離西安市90公里，該工程是國(guó)家172項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程之一，是黃河水沙調(diào)控體系中的重要支流水庫(kù)，是黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略實(shí)施以來第一座開工建設(shè)的大型節(jié)點(diǎn)水庫(kù)，工程的開發(fā)任務(wù)以防洪減淤為主，兼顧供水、發(fā)電和改善生態(tài)等綜合利用。東莊水利樞紐工程總庫(kù)容32.76億立方米為大(Ⅰ)型工程，電站裝機(jī)容量11萬千瓦，計(jì)劃建設(shè)工期95個(gè)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(fā)電系統(tǒng)及供水、發(fā)電、排沙聯(lián)合取水口等組成，泄洪排沙建筑物由壩身3個(gè)溢流表孔、加4個(gè)排沙泄洪深孔、加2個(gè)非常排沙底孔組成，引水發(fā)電系統(tǒng)布置在左岸山體內(nèi)，導(dǎo)流洞布置在右岸。
工程建成后作為黃河水沙調(diào)控體系的重要工程，將牢牢抓住水沙關(guān)系調(diào)節(jié)這個(gè)牛鼻子，與渭河綜合治理共同構(gòu)成完整的渭河下游防洪體系，將徹底消除渭河小水大災(zāi)的現(xiàn)象，工程勘察設(shè)計(jì)單位踐行新時(shí)代水利工作方針和新階段水利高質(zhì)量發(fā)展要求，勇于創(chuàng)新，敢于突破，在勘察設(shè)計(jì)當(dāng)中，一方面采用數(shù)字采集、數(shù)據(jù)共享，構(gòu)建地形地質(zhì)數(shù)字模型，為數(shù)字設(shè)計(jì)提供數(shù)學(xué)依據(jù)的同時(shí)，創(chuàng)新了工程勘察內(nèi)外業(yè)一體化的工作模式，另一方面采用協(xié)同設(shè)計(jì)、參數(shù)化模板庫(kù)、開發(fā)工具、精細(xì)化建模、數(shù)值分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了BIM技術(shù)在數(shù)字設(shè)計(jì)中的全要素、全過程、全周期應(yīng)用。數(shù)字勘查與數(shù)字世界的融合，推進(jìn)了東莊水利樞紐工程數(shù)字一體化勘察設(shè)計(jì)的發(fā)展，全面提升了勘察設(shè)計(jì)的品質(zhì)和效率。
二、創(chuàng)新應(yīng)用
建立了空地融合數(shù)字工程勘察應(yīng)用技術(shù)體系，突破了GNSS與工程地圖實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)等技術(shù)，研發(fā)了工程勘察數(shù)字采集系統(tǒng)、基礎(chǔ)信息綜合管理平臺(tái)及跨平臺(tái)數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)了工程勘察全流程數(shù)字化應(yīng)用，創(chuàng)新亮點(diǎn)成果取得了全國(guó)優(yōu)秀水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)金質(zhì)獎(jiǎng)1項(xiàng)、著作權(quán)3項(xiàng)。研發(fā)了工程勘察數(shù)字采集信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全要素工程勘察信息的數(shù)字化采集，創(chuàng)新了工程勘察內(nèi)外業(yè)一體化的工作模式。編制了工程勘察的基礎(chǔ)信息分類編碼及標(biāo)識(shí)符標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)了工程地質(zhì)綜合基礎(chǔ)信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了勘察信息的數(shù)字自動(dòng)化管理。提出了基于數(shù)字分析的裂隙連通性判別方法，三維地質(zhì)模型得到3DEC建模方法，實(shí)現(xiàn)了裂隙分析全過程的數(shù)學(xué)表達(dá)和自動(dòng)分析判斷。
建立了基于BIM模型架構(gòu)的拱壩體形優(yōu)化設(shè)計(jì)流程研發(fā)了拱壩設(shè)計(jì)可視化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了拱壩模型的智能化構(gòu)建。創(chuàng)新亮點(diǎn)成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平技術(shù)1項(xiàng)，取得發(fā)明專利1項(xiàng)，著作權(quán)5項(xiàng)。研發(fā)了多線型拱壩體形設(shè)計(jì)軟件和有限元通用計(jì)算軟件，實(shí)現(xiàn)了拱壩體形設(shè)計(jì)參數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、可視化，提出了基于迭代法的拱壩橫縫優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)值模擬方法，研發(fā)了橫縫優(yōu)化設(shè)計(jì)與三維智能化建模相結(jié)合的可視化設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)了以拱壩體形參數(shù)為基礎(chǔ)的橫縫優(yōu)化與動(dòng)態(tài)布置，開發(fā)了數(shù)字模型與大地坐標(biāo)同位轉(zhuǎn)換功能，實(shí)現(xiàn)了壩體澆筑控制點(diǎn)坐標(biāo)批量輸出，提高了設(shè)計(jì)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(fā)了拱壩施工進(jìn)度和溫控仿真程序，實(shí)現(xiàn)了大壩生長(zhǎng)過程的動(dòng)態(tài)化與可視化，提升了BIM模型應(yīng)用的價(jià)值，拓展了BIM模型應(yīng)用的維度，創(chuàng)新亮點(diǎn)成果取得著作權(quán)2項(xiàng)，研究了基于STEP格式交換的數(shù)據(jù)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(jìn)度計(jì)劃相融合，整合空間信息與時(shí)間信息，實(shí)現(xiàn)施工過程直觀精確模擬，提升了BIM模型應(yīng)用的價(jià)值。開發(fā)了拱壩大體積混凝土溫控仿真程序，實(shí)現(xiàn)了大壩“三期九階段”全過程工作性態(tài)分析拓展了BIM應(yīng)用的維度。
三、應(yīng)用心得和項(xiàng)目總結(jié)
應(yīng)用BIM技術(shù)，加快了勘察設(shè)計(jì)進(jìn)度和精度，豐富了方案比選的多樣性，打通設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的傳遞通道，實(shí)現(xiàn)了數(shù)值分析與BIM模型的同步耦合，保證方案的合理性，BIM技術(shù)助力復(fù)雜異形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)成果的精細(xì)化與可視化，顯著提升了勘察設(shè)計(jì)成果的效率和品質(zhì)，BIM技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了大壩混凝土材料的合理分區(qū)算量、開挖方案優(yōu)化等，優(yōu)化工程投資約8000萬元，優(yōu)化了溫控方案，節(jié)省溫控措施費(fèi)約1000萬元，降低了溝通成本，節(jié)省人力資源成本約480萬元，目前，東莊水利樞紐工程已經(jīng)進(jìn)入全面施工階段，基于BIM應(yīng)用的勘察設(shè)計(jì)成果將持續(xù)支撐工程高品質(zhì)建設(shè)，并在實(shí)踐中不斷完善和豐富BIM應(yīng)用，致力構(gòu)建全方位、全要素、全生命周期的“數(shù)字東莊”，為大壩建設(shè)和運(yùn)行管理的常態(tài)化預(yù)報(bào)、超閾值預(yù)警、交互式預(yù)演奠定了基礎(chǔ)。
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