建设网　东瓯名镇，山水鹿城。座落于瓯江河口的温州，依山傍水、河网纵横，瓯越文化、山水文化交融，是一座充满经济活力的滨海城市。近年来随着城市东扩和产业东移，温州市现状水资源配置难以保证城市的供水安全，河网配水及水环境改善的社会需求日益突出。温州市瓯江引水工程集城市供水应急备用，保障温瑞平原农田灌溉，建设城市水生态文明，增强温瑞塘河防洪调度灵活性，四大功能为一体，是温州市重大民生工程项目。
　　本工程为Ⅱ等工程，工程任务为城市应急备用供水、灌溉、河网生态补水及防洪排涝，最大引水流量50m3/S，多年平均年引水量7.43亿m3。输水线路以渡船头枢纽为起点，经瓯江翻水站后到达龙湾区丰台出口。主要建筑物包括渡船头取水枢纽、瓯江翻水站、南村加压泵站，渡船头~丰台输水建筑物（含输水隧洞、埋管、顶管、调压井、泽雅调流阀）及分水口等，工程静态总投资54.8亿元。为推进水利工程数字化进程，浙江省水利水电勘测设计院有限责任公司将BIM技术应用于项目的勘察设计和建设管理阶段。
　　工程于2021年4月正式开工建设，目前正在进行渡船头枢纽基坑开挖支护，施工支洞、分水隧洞和输水隧洞开挖支护工作。
　　瓯江引水工程主要建筑物包括渡船头取水枢纽进水闸（2座）、沉砂池、提水泵站、管理房、埋管段以及输水隧洞、施工支洞、检修交通洞、分水隧洞及分水口等，工程线路长、体量大、占地广、涉及专业众多，涵盖地质、水工、水机、金结、电气、建筑、消防、暖通等专业。浙江省水利水电勘测设计院有限责任公司作为设计单位将BIM技术应用于项目的勘察设计和建设管理阶段，并为后期运维管理提供了数字孪生的沉浸式场景体验。设计人员根据项目建设进度建立和维护BIM模型，并使用BIM平台汇总所有的建筑工程信息，消除项目中的信息孤岛，并且将得到的信息结合三维模型进行整理和储存，以备项目全过程中各相关利益方随时共享。通过统一规划、维护和管理整个工程项目的BIM应用，以确保BIM模型信息的准确、时效和安全。

　　（一）勘察设计BIM应用
　　综合利用勘探资料，创建岩土分层模型。应用离散光滑插值技术，构建出场地岩土分层模型，为泵站基础型式选择提供了可靠、直观的依据，同时简化了地质纵横剖面交点处分界线深度校正的繁琐工作。
　　研发辅助建模程序，实现快速精准建模。应用Revit内嵌的Dynamo插件，研发了三维布桩程序，通过选定桩基点位和基岩面，可按控制的嵌岩深度或设计桩长，快速、精准、批量地生成群桩模型，并自动统计桩基工程量。
　　多专业协同建模，进行三维管线综合设计。水机、电气、暖通、消防、金结、给排水等专业进行三维管线综合设计，对油管、气管、风管、水管和电缆桥架进行协同建模、碰撞检测和优化布置，规避了专业间的交叉碰撞，在此基础上，进行三维出图和设计交底，更为直观地指导施工单位现场安装。
　　应用BIM+CAE技术，进行结构优化设计。泵房底板、墩墙均为大体积混凝土，易出现贯穿性温度裂缝，将BIM模型导入有限元软件进行分析，根据数值模拟结果，进行三维温控防裂设计，优化冷水管布置，有效保证了大体积混凝土的施工质量。
　　为指导基坑施工，确保安全，构建了高精度基坑开挖支护模型。本工程渡船头枢纽和瓯江翻水站均为大规模深基坑，且支护结构为永临结合，较为复杂，施工要求高，通过构建高精度的基坑BIM模型，可为基坑施工提供有力的技术支撑。
　　在隧洞施工中，开发了隧洞BIM模型自动分段插件，实现了隧洞开挖支护施工日进度实时仿真。由协同设计平台按照统一标准，将来源不同的各项设计成果进行整合，使各专业模型无缝衔接，为施工和运维阶段的智慧化资产管理提供了数字孪生的模型基础。

　　（二）建设管理BIM应用
　　瓯江引水工程建设管理平台将BIM成果轻量化发布，实现多源数据集成展示。平台开发了费用管理、进度管理、质量管理、安全管理、环境监测等12项业务应用，涵盖水利建设管理全过程，服务于工程参建各方，具有3大特色：

　　1、智能管控提升效能
　　建设数字工地，将工区人员、机械、物料、环境等各类物联感知数据整合至轻量化的三维数字化场景中，并与视频监控联动，提升智能监管能力；秉持数据同源理念，以BIM模型为载体，打通模型与工程项目管理业务流程的交互，形成模型与质量、安全、进度信息的集成融合，有效助力建设业务的全面管控。将BIM模型、人员、机械投入等信息与进度计划相关联，实现施工计划相关的时间、施工资源信息和静态的BIM模型链接，动态模拟的施工进程。项目管理人员在计划阶段可以预测建造可行性问题和进行相关资源分配的分析。

　　2、数字孪生虚拟仿真
　　基于BIM模型创建数字孪生场景，全方位表达工程全貌。通过3D引擎设定环境物理特性和粒子效果，进行日照和天气模拟，初步评估周围交通条件。通过创建可交互式的沉浸场景，开通数据交换接口，可以快速查询设备信息，随时反映设备运行状态，对工程运行实际效果进行预测和诊断。在数字世界中实现虚拟巡查，便于后期运维优化与决策。

　　3、AR增强现实
　　为打破BIM模型在施工现场信息传递的桎梏，我院基于BIM+AR技术融合5G、网格重构、空间识别定位、注册跟踪、人机交互、物联网等多科学，研发了一套具有自主知识产权的AR移动增强现实系统，系统以BIM模型为载体，构建AR算法将工程现场采集的固定不变且特征明显的环境作为识别基点，通过网格重构技术与AR定位技术，建立网格特征点匹配阵列，将BIM模型置于虚拟网格阵列中进行相对位置拟合，集成发布后可实现BIM模型与现实空间的高精度识别与定位，经测试，定位级别可达亚厘米级，同时通过视频流的实时匹配对三维跟踪进行动态纠偏，保证跟踪的稳定性和准确性，在上述基础上围绕业务需要，实现虚拟沙盘、空间定位识别、设计交底、进度查询、质量验评、地下工程查询等业务场景的应用，为AR技术在工程建设期中的应用提供了更多的可能。
　　瓯江引水工程采用BIM技术进行勘察设计，推进数字水利与智能建管相结合，并提供沉浸式场景体验。通过三维可视化展示，进行了管综协调、深基坑开挖支护指导、隧洞施工进度仿真等工作，提高了设计精度和现场沟通效率，并在减少设计变更、节约投资等方面发挥了重要作用。项目建管运用物联感知技术，实时掌控工程安全与质量，始终秉持数据同源理念，实现信息的有效传递和服务增值。作为浙江智慧水利的示范性工程，温州市瓯江引水工程以实际需求为导向，以价值创造为核心，加强数字技术创新应用，积极培育企业新业态、新模式，致力推进水利行业的数字化进程。

来源：中水勘协BIM与数字孪生分会