数字化赋能为重庆渝西水利建设打造“智慧的翅膀”

发布时间:2021-08-02 作者:刘杰,马健,张帅 来源: 【字号:

水是生命之源。从古至今,人类文明逐水而生,伴水而兴。人类智慧无穷,以人力服自然,水利工程应运而生:都江堰、白渠、京杭大运河……一座座伟大工程凝聚着人类智慧结晶的同时,也刻下了深刻的时代烙印。

今天,已经步入信息化为主导的“智慧时代”,科技、网络、信息改变着生活,也推动着水利工程这一传统行业的发展改革。

2020年10月29日,党的十九届五中全会公报正式对外公布,《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》审议通过,在这两份对全国发展改革给予宏观性指导的重要文件中,与涉水密切相关的内容近30条,为全国水利改革发展赋予了全新的历史使命。

在这一新的历史背景下,重庆市坚持以党的十九届五中全会精神为引领,紧紧围绕“一带一路”、长江经济带、新时代西部大开发、成渝地区双城经济圈建设等国家重大战略部署,高质量编制重庆市“十四五”水安全保障规划,这一规划的核心——通过实施“一核●两网●百库●千川”发展战略,将着力全面提升全市水安全保障能力,更好地满足人民群众对防洪保安全、优质水资源、健康水生态、宜居水环境、先进水文化的美好生活需要。全面解决全市水安全保障不平衡不充分问题,为高质量发展和高品质生活提供坚实的水安全保障。

聚焦“一核●两网●百库●千川”发展战略(“一核”指以保护重要战略性淡水资源库三峡水库为核心;“两网”指建设现代化水资源供给安全保障网络和智慧水利网;“百库”指建设100座以上水库;“千川”指实施长江干支流综合治理工程,建设人民满意的幸福河),重庆市将在全市水利工程建设过程中,按照水利基础设施与新基建融合发展要求,建设集“智慧水利大脑、智慧水利建设、智慧水利运管、智慧水利检测”四位一体的基础大平台,运用水利大数据、大系统实现水利智慧化水平和公共服务能力全面提升。按照预期规划,2025年,重庆市将实现“水利重点领域数字化智能化应用明确基本形成”的发展目标;2035年,全市现代化水资源供给安全保障网络和智慧水利网络将基本建成,以全面提升水安全保障能力、基本实现水利现代化。

电建路桥,正是怀揣“千古江山,巨匠留痕”的企业梦想,正是肩负“在地球上建造比自己生命更长的建筑艺术”的企业使命,牵头联合体按照EPC总承包模式承建重庆市渝西水资源配置工程,从建设伊始,项目就插上了“智慧的翅膀”,刻上了智慧水利发展新时代的烙印。

从“彩云之南”到“魔幻城市”

渝西水资源配置工程是重庆市投资最大、受益人口最多的重大水利民生项目,系国务院2020—2022年150项重大水利工程之一。项目覆盖重庆市长江以北、嘉陵江渠江以西区域,涉及沙坪坝、九龙坡、北碚、江津、合川、永川、大足、璧山、铜梁、潼南、荣昌11个区和重庆高新区,涉及土地面积达到了1.18万平方公里。工程建设目标是通过新建长江、嘉陵江等提水工程向渝西广大地区提供城乡生活和工业供水,同时改善受水区河流生态环境用水,并退还被挤占的农业灌溉用水。工程投用后,将有效优化渝西地区水资源配置,实现水资源互联互通、互调互济,年供水量达10亿立方米,惠及人口近1000万。

对于已经有着十五年行业经验的电建路桥来说,这样的工程虽然庞大但也“驾轻就熟”。

然而,这样一个工程放到有着“魔幻城市”之称的重庆,却格外添了几分不易:由于地形地貌复杂,整体工程建设内容包含了新建各类泵站7座、加压泵站5座、水库二级提水泵站8座,新建输水管线448.5公里,其中隧洞长度约83.10公里、管道长度约361公里;新建调蓄水库1座,利用已建在建水库6座,工程分为金刚沱泵站工程、圣中水库工程、东干线工程、西干线工程、嘉陵江干线工程、北片供水工程等六个建设单元。如何将这样把一个惠及千万民众的民生工程打造成为样板工程,成为中电建路桥集团有限公司工程建设的新命题。

闻风而动,听令而行,EPC总承包部按照要求迅速建立管理体制,完善管理制度,紧扣合同目标,编制了切实可行的施工计划。工程详勘、施工图设计、征地拆迁……各项工作按计划有条不紊的展开。同时,向科技要助力,用智慧建水利,EPC总承包部确立了“从智慧设计,到智慧建造,再到智慧运维”的智慧水利整体解决方案——BIM技术,成为了这一方案的核心。

BIM技术,即建筑信息模型应用技术,核心在于使用计算机技术,通过三维虚拟技术进行数据库的创建,实现数据的动态变化和建筑施工状态的同步,被誉为建筑行业继CAD技术之后最伟大的技术革新。

而这一技术早在“彩云之南”的云南省成功应用并推广。2017年5月,中电建路桥集团有限公司投资约260亿元的红河州建个元高速公路和石泸高速公路(红河段)工程项目顺利启动。工程位于红河大裂谷,山高谷深边坡陡峭,地形地质条件复杂,工程环境喻为“不良地形地质的博物馆”。

按照计划,工程将于2020年12月31日建成通车,工期压力相当巨大。为确保建成精品工程、样板工程、优质工程,电建路桥大胆开展 BIM技术应用。在集团汤明董事长的多次亲自关心下,项目公司与中国电建昆明院最终确定了基于BIM技术的工程项目建设管理信息系统方案,方案采用BIM与信息化技术相结合,集成“BIM模型+模型云交付平台+项目建设管理信息系统+专项深化应用”系统,形成高速公路工程综合信息化管理平台,使各参建单位通过BIM数据中心实现数据的协同、集成、存储、交互和共享。2018年5月27日,建个元高速公路项目BIM中心正式成立。至2018年9月底,建个元高速公路工程全线BIM模型建设和拼装完成,投入运行至今,整体运行情况良好。

“科技让古老的建筑业绽放光芒。”这是汤明董事长在推动建个元高速项目BIM技术应用时说出的肺腑之言。高速公路全寿命周期的BIM应用平台的成功搭建,让建个元及石泸项目成为了中国电建第一条数字化高速公路,极大增强了企业核心竞争力。

基于BIM技术的成功实践,在面对“魔幻城市”地形地质特点带来的众多难题时,电建路桥联合行业内顶尖技术力量,得益于联合体成员之一中国电建华东勘测设计研究院的技术贡献,联合体首次将BIM技术成功应用到了如此大体量的水利工程设计和建设中。作为国内水利水电领域的BIM先行者,华东院于2003年便开始开展工程数字化研究应用,如今从三维协同设计到工程智慧建设与运维,数十项BIM技术达到国际领先水平,是联合体强大的BIM技术后盾。

联合体于2021年3月15日完成了渝西“GIS+BIM一体化电子沙盘”构建,搭建起了重庆市首个“水利工程项目智慧建管平台”。在这个以巨型沙盘形式建立的工程三维平台上,项目管理人员和工程技术人员通过三维视角统揽全局,可以快速发现错漏碰缺、地质风险等问题,缩短设计周期,动态优化设计,为这一“重庆之最”的水利工程赋予了全新的时代内涵,开启了重庆水利工程高水平设计的新篇章。

“四性合一”带动水利建设新方向

2020年12月23日,渝西水资源配置工程正式开工。伴随着开工的步伐,重庆首个“水利工程项目智慧建管平台”同步应用到工程建设管理中。

“这一系统可以说是贯穿整个工程建设始终,未来将给整个行业带来巨变。”具有30年从业经验的重庆分公司党委书记、总承包部负责人李文介绍,“智慧监管平台”系统提供了网页端、移动端、大屏系统等多种终端,可适用于各种人员的不同场景。以质量验评场景为例,质检员、监理无需准备大量表单,手持一部平板电脑,即可实时调用电子表单库,准确完成数据录入及在线电子签章。在施工过程中,设计图纸、质量安全资料、进度投资信息等与相应三维模型自动挂接,更可以通过点击模型构件随时查询。

为直观的感受介绍内容,记者来到了位于德感加压站的工程施工现场,只见现场技术负责人正召集几个现场工程技术人员围坐在电脑旁,对着BIM模型讨论前一天施工中遇到的技术难题和最佳解决方案,项目部班子则在会议室参考BIM系统中显示的进度完成情况的实时动态统计,研究下周的计划安排和资源调配安排,现场的工程管理人员正拿着平板电脑扫描施工标识牌上的二维码,上传该施工部位的质量验收和试验检验信息。

“系统针对每个环节有着不同的应用功能,不同环节的数据进入后,系统会进行不同方向的自动分析处理。”在一处隧洞施工地点,测量人员刚在隧洞测量完成,立即打开笔记本电脑往系统中上传测量数据,“比如隧洞建设当前最关键的环节是安全,系统就会对收到的数据进行综合预判,如果发现可能出现安全问题,将立即零延迟推送安全预警短信到相关人员的手机上。”

据李文介绍,主体工程全线开工伊始,信息自动化专业人员即驻场办公,对整个工程的信息自动化系统建设进行整体策划和设计。目前,已有《渝西水资源配置工程信息自动化系统建设总体设计方案》《智慧建造系统建设实施方案》《智慧工地系统建设实施方案》《计算机监控系统、泵站级信息自动化设备及图像监控系统技术规范》等相应设计编制工作完成。主干网络设计、部分智慧工地的在线设备接入等工作已经完成,并于2021年3月16日上线试运行“智慧建管平台v1.0版”和“渝西智造App”,发布GIS地图和电子沙盘v1.0版。

一网全感知、一源全共享、一图展全局、一中心管控、一站式调度,这就是BIM技术在整个工程建设中预期达到的目标。按照运行期规划,包括输水自动化监控系统、智能水量调度系统、视频监控系统、水文信息及工程防洪管理系统在内的11个业务管理系统将陆续上线运行,实现以多目标联合优化调度模型建设为核心,对工程全天候实时把控,让人足不出户就能对工程运维动态信息了如指掌。

BIM技术的应用使各阶段工程数据无缝衔接,一套基于BIM模型的“数字孪生工程”与实体工程同步建立,BIM模型与设备实体精准映射,运维场景得以直观展示。透过一块小小的屏幕,便可对上万平方公里工程范围内的各类问题做出及时响应,持续地面向大规模复杂工程提供高质量的运维服务。未来,渝西水资源配置工程将源源不断为百姓输送“放心水”、“智慧水”,确保用水安全,促进成渝经济社会发展。

“技术的进步催动变革,也将带动整个行业的发展方向”,谈及BIM技术和智慧水利系统深度应用的意义所在,李文充满了信心,“简单来说,这一应用有四大特性对于水利工程有着深远影响”。

可追溯:项目建设管理信息系统为工程建设管理量身定制信息化管理模块,涵盖了质量、进度、安全、合同、计量、变更等项目施工过程管理的全部内容,工程建设全部过程管理资料并与BIM模型具体位置关联,使项目建设过程可追溯。

风险可控:无论任何复杂的地质地形条件,通过基于BIM的施工模拟、隧洞监控量测及预警、三维地质情况预报预警、边坡安全监测等专项深化应用系统,施工安全、质量、成本均可实现风险可控。

可传递:项目建设过程同步形成电子竣工档案、三维竣工模型,可整体进行电子竣工档案的移交,竣工BIM模型和数据可传递至运维管理阶段,打造成全生命周期的数字化工程。

可持续:基于BIM的项目建设管理信息系统不仅具备自主知识产权,可整体复制和推广到其他类似基础设施项目中,更可在推广过程中进行持续的深度完善,不同更新补充,使之成为更加具有时代内涵的科技化动力。


“智慧化”背后的“人才动力”

智慧化成果的深度应用,背后则是人才优势提供的不竭动力。而仔细翻阅这些“背后”的故事,清华大学,这一个在全球闻名遐迩的名字,在电建路桥的发展过程中更是留下了深刻的痕迹。

2018年7月18日,“清华大学—中电建路桥集团有限公司”新时代城市发展联合研究院(简称:联合研究院)揭牌仪式及管委会第一次会议在北京举行,北京市人大常委会副主任、致公党北京市委主委闫傲霜,全国人大常委会委员、清华大学校务委员会副主任袁驷等出席会议,公司领导与清华大学土木水利学院党委书记方东平共同为研究院揭牌。按照合作意向,双方将聚焦新时代城市发展前沿技术、系统开展基础理论、核心方法、关键技术等内容,围绕城市承载力建设、城市承载力评估、城市承载力提升、城市智能建造与感知等四个研究方向开展相应研究,并推进研究成果转移和产业化。

这一合作开启了清华大学这一百年名校与电建路桥的“不解之缘”。

作为电建路桥下属的重庆分公司,自然因势而动,极力将清华大学的人才优势引入到智慧水务建设中来。

2020年6月,重庆分公司召开区域战略布局及重点开发领域研讨会,特邀清华大学土木水利学院教授、新时代城市发展联合研究院院长安雪晖教授一行出席。研讨会上,双方重点围绕城市化小流域防洪除涝、成渝地区双城经济圈战略部署、市场开发重点领域等进行了研讨。根据会议精神,清华大学将充分发挥其强大的影响力和技术研发能力,以智慧水务为课题,以规划设计为切入点,为中电建路桥建立一整套集“水厂管理、水量预测、调度管理、管网运维、能耗监测与节能分析等”功能模块于一体的智慧管理方案。

同年9月,重庆分公司再次邀请安雪晖参加新型城市建设与智慧水务主题交流会。会议上,安雪晖充分肯定了重庆分公司在渝西水资源配置工程中应用智慧水务项目方案,表示将联合清华大学高端资源共同打造前沿技术类项目及产品,并从具体项目的科技攻关、技术推广、产业布局“三个层次”提出了智慧水务的阶段目标。

“服务未来智慧城市建设,以‘水’为切入点,运用数据感知、理解、预测、施策等环节设计产品,构建良好的城市基底和生态平衡。”作为来自中国最顶级学府的科研工作者,安雪晖为渝西水资源配置工程中智慧水务的运用注解了更为深层次的意义。

肩负着探索和创新的双重目标,渝西水资源配置工程的建设者们充分展开了“智慧的翅膀”。从2021年1月开工至今,短短的5个月时间里,项目管道安装完成超过6公里,完成全部工程的1.6%;泵站工程建设完成量超过3%。隧洞工程施工准备全面完成,部分重要的隧洞节点已完成洞口施工,工程建安产值完成全线的7%。渝西项目金刚沱泵站、永安隧洞、双桥隧洞等大部分控制性工程全面开工,东干线德感加压站主体完工,东干线预计今年11月满足通水条件。工程进展超过预计时序进度。

“源于江河,融入世界!”带着这样的企业愿景,中电建路桥集团将渝西水资源配置工程推向深入,为重庆西部发展的生命之源注入更多的活力,而智慧化工程的打造也将为重庆水利,甚至全国水利事业发展贡献更多优秀的案例,着力解决“城市看海”等关系民生的问题,在服务“成渝双城经济圈”“西部陆海新通道”等国家发展战略中打下深深的烙印!


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