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(zhèn)，右岸為禮泉縣叱干鎮(zhèn)，距離西安市90公里，該工程是國家172項節(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，是黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展重大國家戰(zhàn)略實施以來第一座開工建設的大型節(jié)點水庫，工程的開發(fā)任務以防洪減淤為主，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(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(fā)電系統(tǒng)布置在左岸山體內(nèi)，導流洞布置在右岸。
工程建成后作為黃河水沙調(diào)控體系的重要工程，將牢牢抓住水沙關系調(diào)節(jié)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(xiàn)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(zhì)量發(fā)展要求，勇于創(chuàng)新，敢于突破，在勘察設計當中，一方面采用數(shù)字采集、數(shù)據(jù)共享，構建地形地質(zhì)數(shù)字模型，為數(shù)字設計提供數(shù)學依據(jù)的同時，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)同設計、參數(shù)化模板庫、開發(fā)工具、精細化建模、數(shù)值分析技術，實現(xiàn)了BIM技術在數(shù)字設計中的全要素、全過程、全周期應用。數(shù)字勘查與數(shù)字世界的融合，推進了東莊水利樞紐工程數(shù)字一體化勘察設計的發(fā)展，全面提升了勘察設計的品質(zhì)和效率。
二、創(chuàng)新應用
建立了空地融合數(shù)字工程勘察應用技術體系，突破了GNSS與工程地圖實時關聯(lián)等技術，研發(fā)了工程勘察數(shù)字采集系統(tǒng)、基礎信息綜合管理平臺及跨平臺數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)了工程勘察全流程數(shù)字化應用，創(chuàng)新亮點成果取得了全國優(yōu)秀水利水電勘測設計金質(zhì)獎1項、著作權3項。研發(fā)了工程勘察數(shù)字采集信息系統(tǒng)，實現(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信息分類編碼及標識符標準，研發(fā)了工程地質(zhì)綜合基礎信息平臺，實現(xiàn)了勘察信息的數(shù)字自動化管理。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，實現(xiàn)了裂隙分析全過程的數(shù)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(yōu)化設計流程研發(fā)了拱壩設計可視化平臺，實現(xiàn)了拱壩模型的智能化構建。創(chuàng)新亮點成果達到國際領先水平技術1項，取得發(fā)明專利1項，著作權5項。研發(fā)了多線型拱壩體形設計軟件和有限元通用計算軟件，實現(xiàn)了拱壩體形設計參數(shù)化、標準化、可視化，提出了基于迭代法的拱壩橫縫優(yōu)化設計數(shù)值模擬方法，研發(fā)了橫縫優(yōu)化設計與三維智能化建模相結合的可視化設計軟件，實現(xiàn)了以拱壩體形參數(shù)為基礎的橫縫優(yōu)化與動態(tài)布置，開發(fā)了數(shù)字模型與大地坐標同位轉換功能，實現(xiàn)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(fā)了拱壩施工進度和溫控仿真程序，實現(xiàn)了大壩生長過程的動態(tài)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(chuàng)新亮點成果取得著作權2項，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與拱壩施工進度計劃相融合，整合空間信息與時間信息，實現(xiàn)施工過程直觀精確模擬，提升了BIM模型應用的價值。開發(fā)了拱壩大體積混凝土溫控仿真程序，實現(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(shù)據(jù)的傳遞通道，實現(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技術助力復雜異形結構設計，實現(xiàn)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(zhì)，BIM技術的應用，實現(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)進入全面施工階段，基于BIM應用的勘察設計成果將持續(xù)支撐工程高品質(zhì)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(shù)字東莊”，為大壩建設和運行管理的常態(tài)化預報、超閾值預警、交互式預演奠定了基礎。
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