CN120296836A - 一种基于bim的水利水电工程施工方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的水利水电工程施工方法及系统，涉及水利水电工程技术领域，解决了现有水利水电工程建设工程规划乏精确的数据分析和模拟预测，导致各阶段难以协同配合的问题，其技术方案要点是：方法包括：工程数据采集与处理；BIM模型构建；施工方案模拟与优化；施工进度管理与控制；施工资源管理；质量安全管理；施工协同与沟通；竣工模型交付与运维准备；本发明基于BIM技术建立详细的三维模型，基于三维模型进行准确的数据分析和模拟预测，实现各阶段的协同配合。

Description

一种基于BIM的水利水电工程施工方法及系统

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，更具体地说，它涉及一种基于BIM的水利水电工程施工方法及系统。

背景技术

水利水电工程作为国家基础设施建设的关键部分，对国民经济发展和社会稳定起着举足轻重的支撑作用，其涵盖了大坝、水电站、输水渠道等众多复杂的建筑物和设施，施工过程涉及水文、地质、建筑、机械等多学科领域，技术难度极高；例如，大坝建设需要考虑坝体结构稳定性、防洪能力、水资源利用效率等多方面因素；水电站的设计与施工则涉及到水能转换、电力输送等复杂技术。

在传统的水利水电工程建设模式中，工程规划阶段主要依赖经验和简单的计算方法，缺乏精确的数据分析和模拟预测，容易导致规划不合理，设计阶段使用二维图纸表达三维的工程结构，信息展示不直观，各专业之间的协同设计困难，设计变更频繁，施工过程中，进度管理依靠人工计算和经验判断，资源分配不均衡，常常造成材料浪费和设备闲置，质量安全管理多为事后检查，缺乏实时监测和预警机制，难以在问题发生前进行有效防范，进入运维阶段，由于前期信息记录不完整、不规范，运维人员难以快速准确地获取设备运行状态、维修历史等关键信息，导致运维效率低下，设备使用寿命缩短。

因此，本申请提出一种基于BIM的水利水电工程施工方法及系统，解决上述问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于BIM的水利水电工程施工方法及系统，解决现有水利水电工程建设工程规划乏精确的数据分析和模拟预测，导致各阶段难以协同配合的问题；本申请基于BIM技术建立详细的三维模型，基于三维模型进行准确的数据分析和模拟预测，实现各阶段的协同配合。

本申请首先提供一种基于BIM的水利水电工程施工方法，包括：S1、工程数据采集与处理：基于测量设备获取水利水电工程施工现场的地形、地质数据，基于地形、地质数据构建工程数据库，对地形、地质数据进行预处理；S2、BIM模型构建：基于预处理后的地形、地质数据，利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型，BIM模型包括：建筑物的结构模型和地质模型；S3、施工方案模拟与优化：在BIM模型中模拟不同的施工方案，施工方案的配置因素包括：施工顺序、施工方法及施工设备，通过模拟优化确定最优的施工方案；S4、施工进度管理与控制：获取施工进度计划并将其与BIM模型关联，实时采集实际施工进度并更新BIM模型，计算施工进度计划与实际施工进度的偏差，如偏差大于进度偏差阈值则调整施工进度计划；S5、施工资源管理：基于BIM模型统计施工所需的资源数量和种类，根据施工进度计划确定资源的供应和调配；S6、质量安全管理：在BIM模型中标记关键质量控制点和安全风险点，基于BIM模型得到关键质量控制点和安全风险点的预测质量安全数据，采集施工过程中关键质量控制点和安全风险点的实际质量安全数据，比较预测质量安全数据与实际质量安全数据的偏差，当偏差大于质量安全阈值时，生成质量安全预警信息；S7、施工协同与沟通：在BIM平台上搭建协同工作平台，基于协同工作平台实时共享施工各参与方的信息，进行协同工作；S8、竣工模型交付与运维准备：在工程竣工后，基于实际施工数据对BIM模型进行更新，形成竣工模型。

在一种可能的实施方式中，S1中对地形、地质数据进行预处理；包括：基于改进中值滤波法对地形、地质数据进行滤波处理，改进中值滤波法为：

其中，g(x,y)为滤波后的地形/地质数据点值，f(i,j)为原始地形/地质数据点值，S_xy为以(x,y)为中心的滤波窗口，n为滤波窗口内的数据点个数。

在一种可能的实施方式中，S1中对地形、地质数据进行预处理；还包括：基于多源数据融合算法，消除不同测量设备间的数据偏差；设置自动化校准节点，定期检查并调整测量设备的精度。

在一种可能的实施方式中，S2中利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型；包括：采用多层地质体建模方法，将地质体按照不同的地层和岩性进行分层建模，各层之间通过特定的地质构造关系连接，根据地形、地质数据确定各层的参数，得到BIM模型。

在一种可能的实施方式中，S2中利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型；还包括：引入智能构件关联机制：对BIM模型中的构件设置唯一的标签，标签包含生命周期信息：安装时间、维护记录和磨损程度，通过物联网传感器实时采集构件的磨损程度并更新BIM模型中的构件磨损程度，基于历史维护数据和机器学习算法对构件健康状态进行评估，对健康状态低于标准的构件生成预警信息。

在一种可能的实施方式中，S2中利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型；还包括：引入地下水流场模拟功能：使用CFD软件模拟地下水流场，结合地形、地质数据生成地下水流路径图，并将地下水流路径图加入BIM模型；通过BIM模型对地下水流场与地质结构之间的相互作用进行耦合分析。

在一种可能的实施方式中，S2中利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型；还包括：在BIM平台上集成增强现实功能：通过移动设备上的AR应用程序加载BIM模型，在AR界面进行虚拟现实呈现，在AR界面标记修改点并将修改点反映到BIM模型中；在BIM平台中实现细粒度的权限管理系统：对不同参与方授予不同的操作权限，操作权限允许访问或编辑特定的内容，每次编辑完成后记录日志信息并保存新的版本。

在一种可能的实施方式中，S3中通过模拟优化确定最优的施工方案；包括：基于遗传算法确定最优的施工方案配置因素，其适应度函数为：

F＝Q/(C×T)

其中，F为适应度值，Q为施工任务量，C为设备使用成本，T为施工时间。

在一种可能的实施方式中，S4中计算施工进度计划与实际施工进度的偏差；包括：采用挣值法计算施工进度计划与实际施工进度的施工进度偏差和成本偏差，其公式为：

施工进度偏差＝已完工作预算费用-计划工作预算费用

成本偏差＝已完工作预算费用-已完工作实际费用

其中，已完工作预算费用＝已完成工作量×预算单价，计划工作预算费用＝计划工作量×预算单价，已完工作实际费用＝已完成工作量×实际单价。

本申请还提供一种基于BIM的水利水电工程施工系统，用于实现上述的一种基于BIM的水利水电工程施工方法，系统包括：工程数据采集与处理模块：用于基于测量设备获取水利水电工程施工现场的地形、地质数据，基于地形、地质数据构建工程数据库，对地形、地质数据进行预处理；BIM模型构建模块：用于基于预处理后的地形、地质数据，利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型，BIM模型包括：建筑物的结构模型和地质模型；施工方案模拟与优化模块：用于在BIM模型中模拟不同的施工方案，施工方案的配置因素包括：施工顺序、施工方法及施工设备，通过模拟优化确定最优的施工方案；施工进度管理与控制模块：用于获取施工进度计划并将其与BIM模型关联，实时采集实际施工进度并更新BIM模型，计算施工进度计划与实际施工进度的偏差，如偏差大于进度偏差阈值则调整施工进度计划；施工资源管理模块：用于基于BIM模型统计施工所需的资源数量和种类，根据施工进度计划确定资源的供应和调配；质量安全管理模块：用于在BIM模型中标记关键质量控制点和安全风险点，基于BIM模型得到关键质量控制点和安全风险点的预测质量安全数据，采集施工过程中关键质量控制点和安全风险点的实际质量安全数据，比较预测质量安全数据与实际质量安全数据的偏差，当偏差大于质量安全阈值时，生成质量安全预警信息；施工协同与沟通模块：用于在BIM平台上搭建协同工作平台，基于协同工作平台实时共享施工各参与方的信息，进行协同工作；竣工模型交付与运维准备模块：用于在工程竣工后，基于实际施工数据对BIM模型进行更新，形成竣工模型。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：运用多种测量设备采集水利水电工程施工现场数据，如GNSS获取地理位置信息、激光扫描获取地形三维点云数据等，并通过改进的中值滤波算法处理地形数据，确保数据准确性；基于处理后的数据构建三维模型，针对复杂地质结构采用多层地质体建模方法；此过程解决了传统模式在规划阶段缺乏精确数据分析、设计阶段信息展示不直观及协同设计困难的问题，精确的数据为工程规划提供科学依据，使规划更合理；三维模型能直观呈现工程结构，各专业人员可基于该模型协同作业，有效减少设计变更。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的基于BIM的水利水电工程施工方法的流程图；

图2为泄洪出口交通洞与出口边坡挑坎以下面板锚索碰撞检测示意图；

图3为泄水建筑物出口边坡B区一级坡与支洞旁洞锚索碰撞检测示意图：

图4为泄洪进口供料线布置规划图；

图5为布料机最佳安装坐标示意图；

图6为本申请实施例提供的基于BIM的水利水电工程施工系统的结构图。

具体实施方式

在下文中，可在本申请的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所申请的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本申请的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本申请的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本申请的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本申请的各种实施例中被清楚地限定。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本申请作进一步的详细说明，本申请的示意性实施方式及其说明仅用于解释本申请，并不作为对本申请的限定。

请参见图1所示，图1为本申请实施例提供的基于BIM的水利水电工程施工方法的流程图。方法包括：S1、工程数据采集与处理：基于测量设备获取水利水电工程施工现场的地形、地质数据，基于地形、地质数据构建工程数据库，对地形、地质数据进行预处理；S2、BIM模型构建：基于预处理后的地形、地质数据，利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型，BIM模型包括：建筑物的结构模型和地质模型；S3、施工方案模拟与优化：在BIM模型中模拟不同的施工方案，施工方案的配置因素包括：施工顺序、施工方法及施工设备，通过模拟优化确定最优的施工方案；S4、施工进度管理与控制：获取施工进度计划并将其与BIM模型关联，实时采集实际施工进度并更新BIM模型，计算施工进度计划与实际施工进度的偏差，如偏差大于进度偏差阈值则调整施工进度计划；S5、施工资源管理：基于BIM模型统计施工所需的资源数量和种类，根据施工进度计划确定资源的供应和调配；S6、质量安全管理：在BIM模型中标记关键质量控制点和安全风险点，基于BIM模型得到关键质量控制点和安全风险点的预测质量安全数据，采集施工过程中关键质量控制点和安全风险点的实际质量安全数据，比较预测质量安全数据与实际质量安全数据的偏差，当偏差大于质量安全阈值时，生成质量安全预警信息；S7、施工协同与沟通：在BIM平台上搭建协同工作平台，基于协同工作平台实时共享施工各参与方的信息，进行协同工作；S8、竣工模型交付与运维准备：在工程竣工后，基于实际施工数据对BIM模型进行更新，形成竣工模型。

具体地，工程数据采集与处理：是利用多种测量设备采集水利水电工程施工现场的地形、地质数据，包括利用GNSS获取精确的地理位置信息，通过激光扫描获取地形的三维点云数据，整合不同来源的数据形成统一的工程数据库；对采集的数据进行预处理，去除噪声点、异常值，将数据格式转换为与BIM软件兼容的格式，确保数据的准确性和可用性，其中，地形数据的精度控制在±0.1m范围内，地质数据的分层精度达到0.5m以下。BIM模型构建：是基于处理后的数据，利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型，包括主要建筑物的结构模型以及地质模型；在构建模型过程中，根据工程设计规范和标准，设置模型的参数，确保模型与实际工程设计相符，其中大坝模型的几何尺寸与设计图纸的误差不超过±0.05m。施工方案模拟与优化：是在BIM模型中模拟不同的施工方案，考虑施工顺序、施工方法及施工设备配置因素；通过分析模拟结果，评估各施工方案的优缺点，选择最优的施工方案，施工进度模拟的时间精度为天，成本计算的精度达到±5％以内。施工进度管理与控制：是将施工进度计划与BIM模型关联，实时跟踪施工进度；根据实际施工情况，及时更新BIM模型中的进度信息，对比计划进度与实际进度，若出现偏差，分析原因并调整施工计划，确保施工进度符合预期，进度偏差控制在±10％以内。施工资源管理：是利用BIM模型统计施工所需的资源的数量和种类；根据施工进度计划，合理安排资源的供应和调配，避免资源浪费和短缺，材料供应计划的准确率达到95％以上。质量安全管理：是在BIM模型中标记关键质量控制点和安全风险点；在施工过程中，通过现场监测数据与BIM模型的对比，及时发现质量安全问题，采取相应的措施进行整改。施工协同与沟通：是基于BIM平台，实现施工各参与方之间的信息共享和协同工作；各方可在平台上实时交流施工中的问题和解决方案，提高沟通效率和协同效果。竣工模型交付与运维准备：是在工程竣工后，对BIM模型进行完善和更新，形成竣工模型，包含工程实际施工的详细信息；将竣工模型交付给运维方，为水利水电工程的运维管理提供基础数据支持。

关于步骤S1工程数据采集与处理。在一种可能的实施方式中，S1中对地形、地质数据进行预处理；包括：基于改进中值滤波法对地形、地质数据进行滤波处理，改进中值滤波法为：

其中，g(x,y)为滤波后的地形/地质数据点值，f(i,j)为原始地形/地质数据点值，S_xy为以(x,y)为中心的滤波窗口，n为滤波窗口内的数据点个数。

具体地，可以采用高精度GNSS接收机(如天宝DINI03)，在水利水电工程施工现场均匀布设测量点，测量点间距根据地形复杂程度设置，一般在5-20米之间，以获取精确到厘米级的地理位置信息，同时，运用先进的Riegl VZ-400i激光扫描仪对地形进行扫描，扫描分辨率设置为0.5-1厘米，确保获取高密度且精确的三维点云数据，对于地质数据，通过地质钻探结合地质雷达探测，地质钻探孔位根据地质复杂程度布置，每平方公里不少于10个钻孔，地质雷达探测线间距为5-10米，获取详细的地质分层和岩性信息。

将采集到的地形和地质数据导入专业的Geomagic Wrap软件进行预处理，针对地形数据，运用改进中值滤波算法(滤波窗口根据地形起伏情况设置为3×3-7×7)，按照公式进行滤波处理，去除噪声点和异常值(通过设定数据点高程与周边点高程差值阈值为0.3-0.8米来判断异常值)，然后将处理后的数据转换为与BIM软件(如Bentley OpenRoadsDesigner)兼容的.dgn格式，保证地形数据精度控制在±0.1米范围内，地质数据分层精度达到0.5米以下，确保数据的准确性和可用性。

在一种可能的实施方式中，S1中对地形、地质数据进行预处理；还包括：基于多源数据融合算法，消除不同测量设备间的数据偏差；设置自动化校准节点，定期检查并调整测量设备的精度。

具体地，针对不同测量设备(如GNSS、激光扫描仪)间存在的系统误差，可以开发基于机器学习的自适应校正算法；算法通过分析历史数据集中的特征模式，自动调整各传感器间的偏差，确保长期稳定的数据一致性。例如，采用随机森林回归模型作为核心算法，输入参数包括时间戳、位置坐标、温度湿度等环境变量以及各传感器读数，输出为经过校正后的精确位置信息；为了实现这一目标，首先需要收集至少一年的历史测量数据作为训练样本库，使用Python编程语言结合Scikit-learn库实现算法编写，并进行多次迭代优化直至达到满意的精度；最终，将训练好的模型部署到云端服务器上，通过API接口供现场设备调用。

同时，在施工现场布设多个固定参考点作为自动化校准节点，每个节点配备高精度静态GNSS接收器和环境监测传感器；这些节点每两周一次执行自动校准程序，利用RTK差分定位技术对所有移动设备的位置进行修正；为此，还还可设计配套的无线通信协议，使移动设备可以自动连接到最近的校准节点；编写脚本自动调度校准任务，并将结果上传至中央数据库存档；通过这种方式，不仅保证了所有移动测量设备的精度，还提高了整体工作效率。

关于步骤S2BIM模型构建。在施工前，施工单位可以通过BIM技术建立详细的三维模型，包括地形地貌、工程结构和施工场地布置等；这些模型能够直观地展示工程全貌，便于施工方案的制定和优化；例如，通过三维模型，可以清晰地展示溢洪洞、泄洪洞进水塔、溢洪洞进口控制段和泄水建筑物出口边坡等复杂结构，帮助施工人员提前规划施工进度和资源配置准备；这些详细的三维模型不仅提高了施工的准确性和效率，还有效地减少了潜在的问题和返工风险。

本发明涉及的软件包括Revit、Rhino、Solidworks、Fuzor、Contextcapture和Sketchup等；Revit是目前最常用的BIM软件之一，广泛应用于建筑设计和施工管理；Rhino和Solidworks在复杂曲面建模和机械系统设计方面表现出色；Fuzor和Contextcapture擅长创建逼真的施工场景模拟，Sketchup以其简便易用的特点适用于快速生成和修改模型；通过这些软件的应用，三维建模和BIM技术为建筑行业提供了强大的工具，推动设计和施工过程的智能化和高效化。

在一种可能的实施方式中，S2中利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型；包括：采用多层地质体建模方法，将地质体按照不同的地层和岩性进行分层建模，各层之间通过特定的地质构造关系连接，根据地形、地质数据确定各层的参数，得到BIM模型。

具体地，以水电站厂房为例，可以依据工程设计蓝图，在BIM软件中精确创建厂房的结构模型，详细设置厂房各部分的尺寸参数，如主机间长度误差控制在±0.03米，宽度误差在±0.02米，高度误差在±0.04米，对于厂房内的重要设备基础，根据设备安装要求进行精细建模，确保预留孔洞位置准确，偏差不超过±5毫米，在建模过程中，严格按照工程设计规范和标准，对不同结构构件赋予准确的材料属性，如混凝土强度等级、钢筋型号等，使模型与实际工程设计高度相符。

针对复杂地质区域，采用多层地质体建模方法，根据地质勘探数据，将地质体划分为多个地层，如强风化岩层、弱风化岩层、微风化岩层等，各层厚度根据钻探结果确定，误差不超过0.2米，对于地层之间的不整合面等特殊地质构造，通过建立特定的几何模型进行准确模拟，不整合面的起伏形态与实际测量数据的拟合度达到95％以上，在各层地质体建模时，依据岩性测试数据确定其物理力学参数，如弹性模量、泊松比等，为后续施工分析提供准确依据。

在一种可能的实施方式中，S2中利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型；还包括：引入智能构件关联机制：对BIM模型中的构件设置唯一的标签，标签包含生命周期信息：安装时间、维护记录和磨损程度，通过物联网传感器实时采集构件的磨损程度并更新BIM模型中的构件磨损程度，基于历史维护数据和机器学习算法对构件健康状态进行评估，对健康状态低于标准的构件生成预警信息。

具体地，可以为每个关键结构件添加包含其安装时间、维护记录及磨损状态等信息的智能标签，选择RFID或二维码形式作为标签载体，确保其耐用性和易读性；利用NFC芯片存储额外元数据，如制造批次号、质保期限等；在工厂预制阶段即完成标签绑定工作，并录入初始信息；施工期间使用手持终端读取标签，更新当前施工进度和其他相关信息；运维阶段则可以通过手机APP快速获取所需资料。

结合IoT技术，在重要位置安装传感器网络，持续收集温度、湿度、应力变化等参数；部署LoRaWAN低功耗广域网覆盖整个工地范围内的传感器节点，使用边缘计算网关本地预处理数据，减少传输延迟并提高响应速度；根据工程需求确定传感器类型和分布密度，确保关键部位得到充分监测，并定期维护传感器，确保其正常运行，必要时根据实际情况调整布局。

利用积累的历史运行数据训练机器学习模型，提前识别潜在故障风险；构建长短期记忆网络来处理时序数据，预测未来可能发生的故障；结合专家知识制定规则引擎，补充异常检测逻辑；整合来自不同来源的数据流，形成统一的数据仓库，定期评估模型性能，并根据最新数据不断改进预测准确度；这有助于制定预防性的维护计划，从而延长设施寿命并减少意外停机时间。

在一种可能的实施方式中，S2中利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型；还包括：引入地下水流场模拟功能：使用CFD软件模拟地下水流场，结合地形、地质数据生成地下水流路径图，并将地下水流路径图加入BIM模型；通过BIM模型对地下水流场与地质结构之间的相互作用进行耦合分析。

具体地，可以使用计算流体力学(CFD)软件创建详细的地下水流路径图，并将其嵌入到BIM模型中；选用ANSYS Fluent或OpenFOAM作为主要仿真工具，模拟地下水流动情况；将模拟结果以可视化形式展示于BIM平台，便于设计师直观理解；基于地质勘探报告建立三维地质模型作为CFD仿真的基础，设置边界条件和初始参数，确保模拟的真实性，最后分析模拟结果，提出优化建议并应用于实际设计中。

对于复杂的地质断层或溶洞等地质现象，进行流固耦合模拟；采用COMSOLMultiphysics软件构建多物理场耦合模型，考虑水力作用下岩石变形的可能性，调整桩基布置或边坡加固策略；收集必要的地质参数，如岩土力学性质、渗透系数等，定义合理的网格划分标准，保证计算效率和结果可靠性，根据模拟结论修订设计方案，确保工程的安全性和稳定性。

在一种可能的实施方式中，S2中利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型；还包括：在BIM平台上集成增强现实(AR)功能：通过移动设备上的AR应用程序加载BIM模型，在AR界面进行虚拟现实呈现，在AR界面标记修改点并将修改点反映到BIM模型中；在BIM平台中实现细粒度的权限管理系统：对不同参与方授予不同的操作权限，操作权限允许访问或编辑特定的内容，每次编辑完成后记录日志信息并保存新的版本。

具体地，在BIM平台上集成增强现实(AR)功能：可以在BIM平台上集成现有的AR应用程序或者专门为设计师和施工人员定制一款AR应用程序。该AR应用程序支持iOS和Android两大主流操作系统，具备离线浏览能力；内置云同步功能，保持与中央服务器上的BIM模型同步；内置标记功能，允许即时注释并与BIM模型同步；提供多种颜色和样式的图形元素供用户选择，方便区分不同类型的问题；支持语音备注和链接文档，丰富信息表达方式；用户界面友好，简化操作流程，实现云端同步功能，确保所有相关方都能及时查看最新更改；提供一个“透视”模式，让使用者能同时看到实际场地情况与叠加在其上的BIM模型，利用SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技术实现精确定位，对比分析实时图像与BIM模型之间的差异，辅助决策；算法优化，确保在复杂环境中也能稳定运行；提供详细的操作指南，帮助用户快速上手。

在BIM平台中实现细粒度的权限管理系统：可以根据参与项目的不同部门和个人职责，详细划分访问级别；项目经理拥有最高级别的控制权，而普通员工仅限于浏览特定部分的信息；临时授权机制允许特殊情况下的额外权限授予；设立权限管理系统，明确各类角色及其对应的权限范围，定期审查现有权限设置，确保符合最新的业务需求。

每次操作都会被系统完整地记录下来，用于事后审查或争议解决；记录操作的时间戳、IP地址、具体行为等细节信息；提供便捷的日志检索界面，支持按关键词、时间段等多种条件筛选；选择可靠的日志管理工具，如ELK Stack(Elasticsearch,Logstash,Kibana)，确保高效的数据管理和可视化展示；定期备份日志文件，防止数据丢失。

引入类似于Git的工作流管理概念，确保数据不会因为误操作而丢失；每个更改都形成一个新的分支，保留完整的变更历史；提供一键回滚功能，让用户可以轻松恢复到之前的任意状态；构建分布式版本控制系统，如GitLab，用于管理BIM模型的不同版本；培训相关人员掌握基本的版本控制操作，如提交、合并、回滚等。

可以理解的是，在BIM平台上集成增强现实(AR)功能，设计师可以通过移动设备上的AR应用程序，在实地环境中直观地看到未来建筑物的样子，从而更好地理解设计方案的实际效果，当发现潜在问题时，可以直接在AR界面上进行标记和修改，这些更改会即时反映到BIM模型中。在BIM平台中实现细粒度的权限管理系统，可以确保只有授权人员才能访问或编辑特定内容，留存日志信息便于后期审计和问题追踪，每次编辑完成都会保存新的版本，可以回滚历史版本，保护数据完整性。

此外，在S1的工程数据采集与处理和S2的BIM模型构建步骤中，还可以将倾斜摄影技术和BIM(建筑信息模型)技术结合。倾斜摄影技术和BIM技术的结合在建筑工程领域特别是复杂地形和结构的项目中展现出强大的应用潜力，倾斜摄影是一种通过多角度拍摄，生成高精度三维模型的技术，这些高精度三维模型能为BIM系统提供详实的地形、地貌和建筑结构信息，优化设计、施工和管理过程。倾斜摄影技术和BIM技术的结合在数据采集、建模、设计优化、施工管理和运维管理等五个方面，均具有突出的效果：

1)数据采集倾斜摄影技术通过多角度航拍，可以快速获取大面积区域的高分辨率影像，与传统的地面测量相比，倾斜摄影具有速度快、覆盖广、精度高的优势，这些高精度影像数据可以直接导入BIM系统，生成详细的三维地形模型，这对于大型水利工程项目，能够提供更准确和详实的地理信息；

2)建模将倾斜摄影采集到的数据导入BIM系统后，能够快速生成详细的三维模型，这些模型不仅包含地形地貌信息，还可以精确展示建筑物的外观和结构细节，通过倾斜摄影生成的三维模型，设计师能够更直观地了解项目现场情况，进行更精准的设计，比如在水利工程中，可以精确建模水坝、溢洪洞、进水口等关键结构，优化设计方案；

3)设计优化利用倾斜摄影生成的三维模型，BIM系统能够进行更精确的设计优化，在设计阶段，设计师可以在三维模型中进行各种模拟和分析，例如洪水模拟、结构应力分析等，从而优化设计方案，避免潜在问题，例如，在水电站的设计中，设计师可以通过三维模型精确计算水流路径，优化泄洪洞和进水口的设计，确保项目的安全性和效率；

4)施工管理在施工阶段，倾斜摄影和BIM的结合能够显著提高施工管理效率，通过倾斜摄影技术，施工方可以定期获取施工现场的最新三维数据，实时更新BIM模型，这种实时更新的三维模型可以帮助施工管理人员进行进度监控、质量控制和安全管理，例如，在复杂的水利工程中，施工管理人员可以通过三维模型精确定位每一个施工节点，确保施工按计划进行，减少返工和浪费；

5)运维管理在项目竣工后，倾斜摄影和BIM技术同样在运维管理中发挥重要作用，通过倾斜摄影，运维人员可以定期获取项目现场的三维数据，与BIM模型进行对比，监测项目的运行状态和结构变化，对于水利工程，运维人员可以通过三维模型监测水坝、溢洪洞等关键结构的状态，及时发现和处理潜在问题，确保项目的长期安全运行。

关于步骤S3施工方案模拟与优化。在大型水利水电项目中，复杂形体的施工是一大难点；而本发明提供的基于BIM的水利水电工程施工方法得益于构建的BIM模型，可以进行碰撞检测，发现和解决不同工序之间的设计冲突；例如，土建施工中的开挖与支护，通过BIM模型可以清晰地展示和调整，避免施工中的返工和浪费，如图2所示，为泄洪出口交通洞与出口边坡挑坎以下面板锚索碰撞检测示意图，其中绿色锚索与泄洪出口交通洞有交叉干扰，经过Revit调整锚索俯角避开交通洞，及时为设计院避免设计风险；图3为泄水建筑物出口边坡B区一级坡与支洞旁洞锚索碰撞检测示意图，其中红色锚索与支洞旁洞有交叉干扰，通过Sketchup调整锚索俯角及时避开交通洞，保证锚索锚固深度，边坡受力稳定。

类似地，本发明提供的基于BIM的水利水电工程施工方法得益于构建的BIM模型，还能进行参数化设计和优化，通过对不同设计方案的模拟和分析，技术部门可以选择最优的设计方案，提高工程的整体效率和效果；例如，在进口供料系统的设计中，可以通过规划不同的路径，优化设计参数，确保安全性、经济性，提高施工质量，例如泄洪进口供料线布置规划，如图4所示。首先，通过现场勘测和现有测量数据，建立详细的三维数字模型，包括供料线结构、电器和其他相关零部件的精确位置和尺寸，利用BIM模型进行供料系统路径的优化，通过模拟分析，可以确定最短、最安全和最经济的供料路径，避免供料过程中潜在的障碍和风险，路径优化不仅考虑距离，还包括运输时间、施工空间、施工质量和安全性等因素。

此外，本发明提供的基于BIM的水利水电工程施工方法得益于构建的BIM模型，还可以进行施工方案优化及施工4D模拟。例如，图4所示的泄洪进口供料线布置规划图。规划时未考虑左边墩地基回填，只能依靠两台塔基供料，由于左边墩地基回填方量大，塔基入仓强度无法满足质量要求，需临时增加布料机及立柱。根据测量数据，对现场地形进行还原，通过动画模拟选出布料机最佳安装坐标(同时进行碰撞检4测)，见图5所示。

在一种可能的实施方式中，S3中通过模拟优化确定最优的施工方案；包括：基于遗传算法确定最优的施工方案配置因素，其适应度函数为：

F＝Q/(C×T)

其中，F为适应度值，Q为施工任务量，C为设备使用成本，T为施工时间。

具体地，在BIM模型中全面模拟不同施工方案，以输水渠道施工为例，考虑多种施工顺序，如分段施工顺序(每段长度根据渠道总长度和施工条件确定为100 -500米)、分段间隔施工顺序等；不同施工方法，如现浇法、预制拼装法；以及不同施工设备配置，如挖掘机型号(斗容量从0.5-1.5立方米)、运输车辆载重量(5-20吨)等因素，同时，模拟施工过程中的各种工况，如不同季节地下水位变化对施工的影响。

利用遗传算法对施工设备配置进行优化，设定遗传算法参数，种群规模为30-80，交叉概率为0.6-0.8，变异概率为0.03-0.08，以施工任务量(如输水渠道混凝土浇筑量或土方开挖量)、设备使用成本(包括设备购置、租赁、油耗、维修保养等费用)和施工时间为依据，通过适应度函数进行计算，经过50-150次迭代计算，得到最优施工方案，使施工效率提高15％-30％，成本降低10％-20％，施工进度模拟的时间精度为天，成本计算精度达到±5％以内。

关于步骤S4施工进度管理与控制。通过BIM模型可以精确计算工程量，制定详细的预算和成本计划。在施工过程中，可以实时监控材料实际消耗，及时调整成本计划，避免超支和浪费，例如，可以通过供料系统BIM模型计算出整条供料系统的材料明细表及预算价目表，优化材料采购和使用计划。

在一种可能的实施方式中，S4中计算施工进度计划与实际施工进度的偏差；包括：采用挣值法计算施工进度计划与实际施工进度的施工进度偏差和成本偏差，其公式为：

施工进度偏差(SV)＝已完工作预算费用(BCWP)-计划工作预算费用(BCWS)

成本偏差(CV)＝已完工作预算费用(BCWP)-已完工作实际费用(ACWP)

其中，BCWP＝已完成工作量×预算单价，BCWS＝计划工作量×预算单价，ACWP＝已完成工作量×实际单价。通过计算偏差值，及时调整施工资源投入和施工顺序，确保项目按计划进行。

具体地，在BIM软件中创建详细的施工进度计划，将输水渠道施工任务分解为多个工作包，如渠道开挖、基础处理、衬砌施工等，每个工作包明确其开始时间、结束时间和持续时间，时间精度为天，将进度计划与BIM模型中的相应构件(如渠道的不同段落、基础结构等)精准关联，确保施工进度的可视化管理。

施工过程中，每天收集实际施工进度数据，包括已完成的工作量(如渠道开挖长度、衬砌面积等)、实际施工时间和实际费用，采用挣值法计算进度偏差(SV)和成本偏差(CV)，若进度偏差(SV)超出±10％，及时分析原因，如施工人员技能不足、设备故障、天气影响等，根据原因采取相应措施，如增加熟练工人、调配备用设备、调整施工顺序(如先进行不受天气影响的工作)等，确保施工进度符合预期，有效避免工期延误。

关于步骤S5施工资源管理。可以利用BIM模型自动统计施工所需资源数量和种类，以大坝施工为例，准确计算所需混凝土总量(误差不超过±2％)、钢筋总重量(误差不超过±1％)、模板总面积(误差不超过±3％)以及各类施工机械设备(如起重机、混凝土搅拌车等)的数量，结合施工进度计划，分析不同施工阶段资源需求的峰值和低谷，绘制资源需求曲线，为资源采购和调配提供科学依据。

借助BIM模型与资源管理系统(如SAP ERP系统)的集成，实现资源的动态调配，根据施工进度变化，如大坝混凝土浇筑进度提前或延迟，实时调整材料(如水泥、骨料等)的采购计划，提前或推迟采购时间，调整采购量(误差不超过±5％)，同时优化设备(如混凝土搅拌站、运输车辆等)的调配，合理规划运输路线，提高设备利用率，避免资源浪费和短缺，材料供应计划准确率达到95％以上。

关于步骤S6质量安全管理。可以建立基于BIM的质量安全管理数据库，将质量验收标准、安全操作规程信息与BIM模型中的构件关联；在现场检查时，通过扫描构件二维码快速获取相关质量安全信息。

例如，可以在BIM模型中，依据工程质量验收标准和安全操作规程，对大坝施工中的关键质量控制点(如混凝土浇筑振捣部位、大坝填筑压实部位等)和安全风险点(如高边坡作业区域、大型机械设备运行区域等)进行精确标记，建立基于BIM的质量安全管理数据库，将混凝土强度标准、压实度要求、安全防护设施标准等信息与BIM模型中的构件紧密关联，通过构件的唯一编码实现快速查询和定位。

在施工现场关键位置设置监测设备，如混凝土浇筑过程中的温度传感器(布置间距为1-3米)、大坝位移监测全站仪(监测点间距为10-30米)、安全风险区域的视频监控摄像头等，定期采集监测数据(数据采集频率根据施工阶段和风险程度确定，如混凝土浇筑初期温度监测频率为每小时一次，后期为每4小时一次)，并与BIM模型中的质量安全标准进行实时对比，一旦发现质量安全问题，如混凝土温度过高(超过规范允许上限2-5℃)或大坝位移超出预警值(预警值根据设计要求确定，如水平位移超过5-10毫米)，立即采取相应措施进行整改，如调整混凝土配合比、增加冷却水管、对大坝进行加固处理等，确保工程质量和施工安全。

关于步骤S7施工协同与沟通。主要在BIM平台上搭建协同工作平台，方便施工各参与方的信息共享和协同工作。

例如，可以搭建基于云的BIM协同工作平台(如AutodeskBIM360平台)，将水利水电工程建设中的建设单位、设计单位、施工单位、监理单位等各方人员纳入平台，在平台上共享工程的BIM模型、设计图纸(包括各专业图纸，如建筑、结构、水电等)、施工方案(包括详细的施工工艺和技术措施)、进度计划(实时更新进度状态)、质量安全标准(明确各项质量安全指标)等全面信息，确保各方能够实时获取最新、最准确的工程信息，信息更新延迟不超过1小时。

各方可以在平台上通过即时通讯工具(如平台内置聊天功能、视频会议功能等)实时交流施工中的问题和解决方案，例如，施工单位在大坝施工过程中发现设计图纸中钢筋布置与实际施工条件存在冲突，可立即在平台上发起讨论，上传现场照片和相关资料，设计单位及时查看并在24小时内回复解决方案，如修改钢筋布置或调整施工工艺，对于施工现场出现的质量安全问题，各方共同在平台上进行分析，制定整改措施，并跟踪整改过程，提高沟通效率和协同效果，避免因信息不畅导致的施工延误和质量安全事故。

关于步骤S8竣工模型交付与运维准备。可以对竣工交付的BIM模型进行轻量化处理，采用基于几何压缩和属性精简的方法，减少模型的数据量，同时保留关键信息。

例如，工程竣工后，对BIM模型进行全面完善和更新，将施工过程中的所有变更信息(包括设计变更通知、工程洽商记录、施工偏差调整记录等)准确反映在模型中，如大坝实际浇筑的混凝土强度等级变化、实际的外形尺寸调整(误差不超过±0.05米)、设备安装的实际位置(偏差不超过±10毫米)等详细信息，组织各方人员对竣工模型进行联合审核，审核内容包括模型信息的完整性、准确性以及与实际工程的一致性，审核通过率达到98％以上。

采用基于几何压缩和属性精简的方法对竣工模型进行轻量化处理，通过优化模型的几何结构(如简化非关键部位的几何细节，减少模型顶点和面片数量30％-50％)和合并重复属性信息(如相同材料构件的属性合并)，在保留关键信息(如大坝结构安全性相关信息、主要设备运行参数等)的前提下，将模型的数据量减少60％-80％，提高模型的加载和浏览速度，将轻量化处理后的竣工模型以通用格式(如IFC格式)交付给运维方，并提供详细的模型使用手册和运维数据字典，为水利水电工程的运维管理提供全面、准确的基础数据支持，方便运维人员快速定位设备、查询维修历史、制定维护计划等，提高运维效率，延长设备使用寿命。

综上，本发明的基于BIM的水利水电工程施工方法，运用多种测量设备采集水利水电工程施工现场数据，如GNSS获取地理位置信息、激光扫描获取地形三维点云数据等，并通过改进的中值滤波算法处理地形数据，确保数据准确性；基于处理后的数据构建三维模型，针对复杂地质结构采用多层地质体建模方法；此过程解决了传统模式在规划阶段缺乏精确数据分析、设计阶段信息展示不直观及协同设计困难的问题，精确的数据为工程规划提供科学依据，使规划更合理；三维模型能直观呈现工程结构，各专业人员可基于该模型协同作业，有效减少设计变更。

并且，该基于BIM的水利水电工程施工方法，在BIM模型中模拟多种施工方案，利用遗传算法优化施工设备配置，依据模拟结果确定最优方案，同时，将施工进度计划与BIM模型关联，采用挣值法计算进度偏差，解决了传统施工过程中进度管理依靠人工计算和经验判断导致的粗放管理问题；模拟优化施工方案能够提前合理规划资源，避免设备闲置和材料浪费；挣值法通过对比已完工作预算费用、计划工作预算费用和已完工作实际费用，精准掌握进度偏差，及时调整施工资源投入和顺序，确保施工进度符合预期。

并且，该基于BIM的水利水电工程施工方法，借助BIM模型统计施工资源并与资源管理系统集成，实现资源动态调配，依据施工进度变化实时调整材料和设备的采购计划及运输路线；在BIM模型中标记关键质量控制点和安全风险点，建立基于BIM的质量安全管理数据库并与构件关联，通过现场监测数据与模型对比及时发现问题，工程竣工后完善更新BIM模型为竣工模型并进行轻量化处理交付运维方。

并且，该基于BIM的水利水电工程施工方法，通过采用多源数据融合技术，增强了工程数据采集与处理的精确度和可靠性；引入智能构件关联机制，实现了对构件全生命周期的智能化管理，提高了维护预警能力；加入地下水流场模拟功能，提升了地质复杂区域的设计合理性与安全性；集成增强现实(AR)功能于BIM平台，使得设计师能够在施工现场直观查看虚拟构建物，优化了设计方案的实际效果评估；实现细粒度的权限管理系统，保障了BIM模型数据的安全性和完整性；这些特性共同促进了水利水电工程施工过程中不同参与方之间的高效协同工作，确保了项目从规划、设计、施工到运维各阶段的信息准确性与实时性，大幅提升了项目的整体管理水平和执行效率；解决了传统模式下资源分配不均衡、质量安全管理滞后以及运维阶段信息获取困难的问题；动态调配资源可提高资源利用效率；实时对比监测数据能及时整改质量安全问题；竣工模型为运维人员提供设备运行状态、维修历史等关键信息，提升运维效率，延长设备使用寿命，解决了传统施工方法中规划不合理、设计协同困难、进度资源管理粗放、质量安全管理滞后、运维支持不足的问题。

请参见图6所示，图6为本申请实施例提供的基于BIM的水利水电工程施工系统的结构图，系统用于实现上述的一种基于BIM的水利水电工程施工方法，包括：工程数据采集与处理模块：用于基于测量设备获取水利水电工程施工现场的地形、地质数据，基于地形、地质数据构建工程数据库，对地形、地质数据进行预处理；BIM模型构建模块：用于基于预处理后的地形、地质数据，利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型，BIM模型包括：建筑物的结构模型和地质模型；施工方案模拟与优化模块：用于在BIM模型中模拟不同的施工方案，施工方案的配置因素包括：施工顺序、施工方法及施工设备，通过模拟优化确定最优的施工方案；施工进度管理与控制模块：用于获取施工进度计划并将其与BIM模型关联，实时采集实际施工进度并更新BIM模型，计算施工进度计划与实际施工进度的偏差，如偏差大于进度偏差阈值则调整施工进度计划；施工资源管理模块：用于基于BIM模型统计施工所需的资源数量和种类，根据施工进度计划确定资源的供应和调配；质量安全管理模块：用于在BIM模型中标记关键质量控制点和安全风险点，基于BIM模型得到关键质量控制点和安全风险点的预测质量安全数据，采集施工过程中关键质量控制点和安全风险点的实际质量安全数据，比较预测质量安全数据与实际质量安全数据的偏差，当偏差大于质量安全阈值时，生成质量安全预警信息；施工协同与沟通模块：用于在BIM平台上搭建协同工作平台，基于协同工作平台实时共享施工各参与方的信息，进行协同工作；竣工模型交付与运维准备模块：用于在工程竣工后，基于实际施工数据对BIM模型进行更新，形成竣工模型。

可以理解的是，基于BIM的水利水电工程施工系统用于上述的基于BIM的水利水电工程施工方法，与方法对应，具有相应的技术效果，故此不多加赘述。

上述基于BIM的水利水电工程施工方法和系统可广泛应用于水利水电工程建设项目，包括大坝工程施工、水电站工程施工以及输水渠道工程施工；如：溢洪洞、泄洪洞进水塔、溢洪洞进口控制段和泄水建筑物出口边坡的三维建模、施工过程的动态模拟与进度管理、资源的精细化调配、施工质量与安全的实时监控，以及全生命周期的成本控制与效益分析等。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于BIM的水利水电工程施工方法，其特征在于，包括：

S1、工程数据采集与处理：基于测量设备获取水利水电工程施工现场的地形、地质数据，基于所述地形、地质数据构建工程数据库，对所述地形、地质数据进行预处理；

S2、BIM模型构建：基于预处理后的地形、地质数据，利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型，BIM模型包括：建筑物的结构模型和地质模型；

S3、施工方案模拟与优化：在BIM模型中模拟不同的施工方案，所述施工方案的配置因素包括：施工顺序、施工方法及施工设备，通过模拟优化确定最优的施工方案；

S4、施工进度管理与控制：获取施工进度计划并将其与BIM模型关联，实时采集实际施工进度并更新BIM模型，计算施工进度计划与实际施工进度的偏差，如偏差大于进度偏差阈值则调整施工进度计划；

S5、施工资源管理：基于BIM模型统计施工所需的资源数量和种类，根据施工进度计划确定资源的供应和调配；

S6、质量安全管理：在BIM模型中标记关键质量控制点和安全风险点，基于BIM模型得到关键质量控制点和安全风险点的预测质量安全数据，采集施工过程中关键质量控制点和安全风险点的实际质量安全数据，比较预测质量安全数据与实际质量安全数据的偏差，当偏差大于质量安全阈值时，生成质量安全预警信息；

S7、施工协同与沟通：在BIM平台上搭建协同工作平台，基于协同工作平台实时共享施工各参与方的信息，进行协同工作；

S8、竣工模型交付与运维准备：在工程竣工后，基于实际施工数据对BIM模型进行更新，形成竣工模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的水利水电工程施工方法，其特征在于，S1中对所述地形、地质数据进行预处理；包括：基于改进中值滤波法对所述地形、地质数据进行滤波处理，所述改进中值滤波法为：

其中，g(x,y)为滤波后的地形/地质数据点值，f(i,j)为原始地形/地质数据点值，S_xy为以(x,y)为中心的滤波窗口，n为滤波窗口内的数据点个数。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的水利水电工程施工方法，其特征在于，S1中对所述地形、地质数据进行预处理；还包括：

基于多源数据融合算法，消除不同测量设备间的数据偏差；

设置自动化校准节点，定期检查并调整测量设备的精度。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的水利水电工程施工方法，其特征在于，S2中利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型；包括：

采用多层地质体建模方法，将地质体按照不同的地层和岩性进行分层建模，各层之间通过特定的地质构造关系连接，根据地形、地质数据确定各层的参数，得到BIM模型。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的水利水电工程施工方法，其特征在于，S2中利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型；还包括：

引入智能构件关联机制：对BIM模型中的构件设置唯一的标签，所述标签包含生命周期信息：安装时间、维护记录和磨损程度，通过物联网传感器实时采集构件的磨损程度并更新BIM模型中的构件磨损程度，基于历史维护数据和机器学习算法对构件健康状态进行评估，对健康状态低于标准的构件生成预警信息。

6.根据权利要求1所述的一种基于BIM的水利水电工程施工方法，其特征在于，S2中利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型；还包括：

引入地下水流场模拟功能：使用CFD软件模拟地下水流场，结合地形、地质数据生成地下水流路径图，并将地下水流路径图加入BIM模型；通过BIM模型对地下水流场与地质结构之间的相互作用进行耦合分析。

7.根据权利要求1所述的一种基于BIM的水利水电工程施工方法，其特征在于，S2中利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型；还包括：

在BIM平台上集成增强现实功能：通过移动设备上的AR应用程序加载BIM模型，在AR界面进行虚拟现实呈现，在AR界面标记修改点并将修改点反映到BIM模型中；

在BIM平台中实现细粒度的权限管理系统：对不同参与方授予不同的操作权限，所述操作权限允许访问或编辑特定的内容，每次编辑完成后记录日志信息并保存新的版本。

8.根据权利要求1所述的一种基于BIM的水利水电工程施工方法，其特征在于，S3中通过模拟优化确定最优的施工方案；包括：基于遗传算法确定最优的施工方案配置因素，其适应度函数为：

F＝Q/(C×T)

其中，F为适应度值，Q为施工任务量，C为设备使用成本，T为施工时间。

9.根据权利要求1所述的一种基于BIM的水利水电工程施工方法，其特征在于，S4中计算施工进度计划与实际施工进度的偏差；包括：采用挣值法计算施工进度计划与实际施工进度的施工进度偏差和成本偏差，其公式为：

施工进度偏差＝已完工作预算费用-计划工作预算费用

成本偏差＝已完工作预算费用-已完工作实际费用

其中，已完工作预算费用＝已完成工作量×预算单价，计划工作预算费用＝计划工作量×预算单价，已完工作实际费用＝已完成工作量×实际单价。

10.一种基于BIM的水利水电工程施工系统，其特征在于，执行如权利要求1-9任一所述的一种基于BIM的水利水电工程施工方法，包括：

工程数据采集与处理模块：用于基于测量设备获取水利水电工程施工现场的地形、地质数据，基于所述地形、地质数据构建工程数据库，对所述地形、地质数据进行预处理；

BIM模型构建模块：用于基于预处理后的地形、地质数据，利用BIM软件构建水利水电工程的三维模型得到BIM模型，BIM模型包括：建筑物的结构模型和地质模型；

施工方案模拟与优化模块：用于在BIM模型中模拟不同的施工方案，所述施工方案的配置因素包括：施工顺序、施工方法及施工设备，通过模拟优化确定最优的施工方案；

施工进度管理与控制模块：用于获取施工进度计划并将其与BIM模型关联，实时采集实际施工进度并更新BIM模型，计算施工进度计划与实际施工进度的偏差，如偏差大于进度偏差阈值则调整施工进度计划；

施工资源管理模块：用于基于BIM模型统计施工所需的资源数量和种类，根据施工进度计划确定资源的供应和调配；

质量安全管理模块：用于在BIM模型中标记关键质量控制点和安全风险点，基于BIM模型得到关键质量控制点和安全风险点的预测质量安全数据，采集施工过程中关键质量控制点和安全风险点的实际质量安全数据，比较预测质量安全数据与实际质量安全数据的偏差，当偏差大于质量安全阈值时，生成质量安全预警信息；

施工协同与沟通模块：用于在BIM平台上搭建协同工作平台，基于协同工作平台实时共享施工各参与方的信息，进行协同工作；

竣工模型交付与运维准备模块：用于在工程竣工后，基于实际施工数据对BIM模型进行更新，形成竣工模型。