毋庸置疑，信息时代已经来临，BIM、云计算、大数据、物联网、人工智能、移动互联网等新一代信息技术，成功应用在商业、金融、城市管理等经济社会领域。水利行业在信息化方面也做了大量工作，如构建了“水利一张图”，在防汛预报与调度、水资源管理与调度和行业监管等方面取得了显著成效。当前正在开展智慧水利建设，但水利行业信息化应用水平总体还相对落后。水利工程智慧化是智慧水利的重要组成部分，如何以BIM技术促数字赋能、推进智慧水利工程建设、实现水利高质量发展需要认真思考和积极实践。
一、智慧水利建设新要求
国家“十四五”规划纲要明确提出“建设现代化基础设施体系”“没有信息化就没有现代化”。李国英部长提出水利高质量发展的重要标志和重要抓手就是智慧水利建设。智慧水利建设需按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，全面推进算据、算法、算力建设，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系。
智慧水利建设重点任务包括：
一要构建数字孪生流域。以自然地理、干支流水系、水利工程等信息为主要内容，对物理流域进行全要素数字化映射，并实现物理流域与数字流域之间的动态实时信息交互和深度融合，实现孪生流域。
二要开展智慧化模拟。在数字孪生流域的基础上，集成耦合多维多时空尺度高保真数学模型，构建数字孪生流域模拟仿真平台，支撑水安全全要素预报、预警、预演、预案的模拟分析。三要支撑精准化决策。构建水利智能业务应用体系，在流域防洪调度、水资源管理与调配、水生态过程调节等预演基础上，生成决策建议方案。
▲大型引调水工程三维演示系统
二、BIM技术与水利工程数字孪生
数字孪生已经成为建设数字中国、智慧社会的重要技术手段。数字化与数字孪生是建设智慧水利的重要基础。水利工程数字化主要手段是BIM技术的应用，BIM技术应用是构建数字孪生水利工程以及智慧化模拟的基础，也是实现水利工程建设和运行管理智慧化的技术支撑，需要加快推进BIM技术在水利工程全生命周期的应用。
BIM技术提供水利工程的外观几何尺寸信息以及在不同阶段、不同应用场景下给予模型不同的属性数据信息，是水利工程孪生环境搭建的基础组成，并为智慧化模拟提供全方位的数据支撑，结合专业分析软件和应用系统，实现基于BIM工程全生命周期的应用。
在水利工程前期规划设计阶段，推进实施基于BIM技术的方案比选、计算分析模拟，实现正向设计的设计新模式，拓展数字化交付，提升设计产品的质量与效率。
在水利工程建设阶段，同步建设数字孪生工程，建立基于BIM+GIS技术的包含建设管理和运行管理的水利工程全生命周期管理平台,建设单位可依托该平台，进行工程进度、质量、安全、投资及其他相关的管理工作，施工单位可依托基于BIM技术的建设管理平台，进行施工组织优化和模拟，实现施工过程的可视化模拟和施工方案的持续优化。
▲BIM+GIS大场景
在工程运行阶段，依托基于BIM技术的运行管理平台，实现工程运行调度可视化孪生仿真模拟，支撑工程设备预测性维护、工程运行安全预警，强化突发应急处理能力，逐步实现水情监测有预报、工程异常有预警、调度管理有预演、突发应急有预案。
三、BIM技术在推进水利工程建设中的思考
以BIM技术促数字赋能，推进水利工程数字化建设，应从以下几个方面做好工作。
1.营造良好的BIM技术创新与应用政策环境
BIM技术已经在水利工程全生命周期应用，但不同项目、不同单位应用的程度和水平差别较大，主要是相关应用政策环境尚未建立。应出台相关水利工程BIM技术应用的指导意见，引导行业水利工程全生命周期BIM技术应用工作的有序开展；编制工程信息化技术指南，指导水利工程信息化设计；设立水利工程建设数字化技术创新中心，指导行业BIM技术研发和应用；鼓励科研、设计、施工、管理等单位联合研发并推广基于BIM技术的水利工程数字化成果交付系统，推进水利工程BIM技术应用基础软件的国产化、自主化；各级水行政主管部门根据本地区实际情况，制定相应政策和实施方案，完善工作机制；在工程定额标准中增列BIM设计收费标准。
2.积极开展BIM技术创新与应用试点示范
选择具备条件的大型水库工程和调水工程开展BIM技术应用的试点示范，总结和推广成功经验，推进水利工程全生命周期BIM技术应用。探索水利工程数字化场景、智慧化模拟和精准化决策的实践。推进正向设计，建立设计、施工、管理和监督协同工作机制，建立面向工程各参建方的基于BIM技术的水利工程全生命周期管理平台，基于BIM技术进行施工组织优化和模拟、碰撞检查和分析，精确计算工程量，实现施工过程的可视化模拟和施工方案的持续优化，记录可追溯的施工质量，提高施工质量控制和安全管理水平，交付工程施工信息模型成果。在建设管理平台的基础上，构建基于BIM技术的水利工程运行管理平台，记录调度与运行维护信息，实现工程建筑物、设备设施及巡检与维修的精细化和可视化管理，强化工程运行的实时监测、分析和控制，进行工程运行工况模拟和灾害模拟演示分析，为工程调度运行提供决策支持，以实现预报、预警、预演、预案的“四预”目的。
3.构建水利工程BIM标准体系
在水利部2021年颁布的《水利技术标准体系表》中有关水利信息化标准共34项，尚缺乏水利工程BIM技术标准，需加快构建水利工程全生命周期BIM标准体系，逐步制定水利工程BIM标准，为信息的互通、协同和共享，打通各分系统创造条件。同时，积极参与国际BIM标准制定，推进水利工程BIM标准国际化进程。
4.调动多方力量，激发市场动力
充分利用市场机制，调动企业主动研发和应用BIM技术的积极性。充分发挥社会团体组织的行业带动作用，加强行业研究、数据统计、标准制修订和国际交流。加强行业自律，促进行业健康有序发展。加强与其他行业组织的交流合作，推动水利BIM专业资质认证。
5.全国水利工程建设数字化管理架构
随着数字化技术在水利工程建设中的逐步应用，为建立全国水利工程建设管理数字化平台奠定了基础。
▲水利工程建设数字化管理架构
数字化平台向下与在建重大水利工程的建设管理系统同步，实时汇集全国在建水利工程的建设情况，包括工程建设实况、现场视频监控和建设期质量、进度、安全等信息，并通过BIM+GIS技术可视化实时展现，使水行政主管部门可远程掌握各在建工程建设动态，从而满足辅助指挥决策和监管的需要。同时，平台向上可作为即将建立的水利部大数据中心的核心应用，采集的水利工程建设数字化模型，作为大数据中心的工程数据集。在工程完工后，向水利部大坝安全管理中心交付共享承载全部工程建设信息的工程BIM成果，最终形成工程全生命周期的完整数字模型。
来源/《中国水利》2021年第20期
作者/刘志明（水利部水利水电规划设计总院副院长、正高级工程师）
责编/车小磊
审核/轩玮
