0 引言

随着全球经济的快速发展，水利工程建设越来越受到各国政府和企业的重视。作为国家基础设施建设的重要组成部分，对保障民生、促进经济发展具有重要意义。传统的水利工程成本管理方法存在信息不对称、数据不准确、效率低等诸多问题^{[1- 4]}。为解决这些问题，建筑信息模型(BIM)技术应运而生，并在国内外水利工程建设中得到广泛应用。从国际范围来看，BIM技术在水利工程建设中的应用已经取得了显著成效。许多发达国家，如美国、英国、加拿大等，都已将BIM技术纳入水利工程建设的规范和标准中。通过BIM技术，实现水利工程全生命周期的信息化管理，提高工程效率，降低成本，减少风险。实现跨部门协同设计，为水利工程建设提供更加全面、准确的数据支持。在国内，我国政府高度重视水利工程建设和BIM技术的应用。近年来，出台了一系列政策措施，推动BIM技术在水利工程建设中的广泛应用。例如，国家发展改革委、住房城乡建设部等联合印发了《关于推进建筑业信息化发展的指导意见》,明确提出要推进BIM技术在工程建设中的应用。各地政府也纷纷出台相关政策，支持BIM技术在水利工程建设中的应用和发展。我国水利工程造价管理领域正在尝试引入BIM技术。通过BIM技术，实现水利工程造价的精确管理，提高造价准确性，降低造价风险^{[5- 6]}。BIM技术可以实现水利工程造价的动态调整，为工程决策提供有力支持。BIM技术还可以提高水利工程造价管理的透明度，有利于加强政府监管和社会监督。

1 水利工程造价发展现状

1.1 造价估算方法不完善

水利工程造价估算方法主要采用定额法、比较法和参数法。虽然能在一定程度上满足工程建设的需要，但仍存在一定的局限性。例如，定额法在实际应用中往往会受到地区差异、施工条件和技术要求等因素的影响，从而导致估算结果与实际造价存在较大差距。比较法和参数法在实际操作中也存在一定的困难，需要专家具有较高的技术水平和丰富的实践经验。

1.2 造价信息不透明

水利事业成本信息不透明是影响水公用事业发展的一个重要因素。由于许多部门都参与到用水项目中，信息的交流和共享存在一定的障碍。一些项目的招标过程缺乏公开性和透明度，导致项目成本信息难以获取。不仅影响工程造价的准确性，而且导致资源配置不合理和浪费现象的发生。

1.3 造价控制体系不健全

水利工程造价管理体制不健全是制约水利工程发展的另一个重要因素。我国水利工程造价管理主要依靠政府部门监管和行业自律。但由于监管力度不够，行业自律机制不完善，导致一些工程项目出现超预算、超标准、超范围的现象^{[7- 8]}。不仅增加了工程投资风险，也会影响工程质量和安全。

1.4 造价管理人员素质不高

水利工程造价管理人员的素质直接关系到工程造价的准确性和合理性。目前水利工程造价管理人员的整体素质尚未提高。部分管理人员缺乏专业知识和实践经验，难以对工程造价进行准确的判断和管理；管理人员缺乏职业道德和责任意识，容易导致工程造价信息失真、失实。

2 水利工程造价存在问题

2.1 设计阶段造价控制不力

设计阶段是节水项目建设的初级阶段，对整个项目的成本有重大影响。目前许多节水项目在设计阶段都存在成本管理方面的问题。设计部门对工程造价没有足够的了解，也没有专门的造价人员，设计方案在经济上并不可行。其次设计部门与施工部门之间的沟通不畅，导致设计方案难以满足施工部门的实际需要，从而增加了项目成本。

2.2 招投标环节存在问题

招标是节水项目建设的关键环节，直接关系到项目的质量和成本。招标过程中存在招标范围不明确、招标文件不完整、评标标准不合理等问题，不适当地增加工程成本。

2.3 施工阶段造价管理不到位

施工阶段是水利工程建设的核心阶段，工程造价管理至关重要。目前很多水利工程施工阶段的造价控制并不到位。施工阶段的工程造价管理不科学、不系统，使得工程造价难以得到有效控制；施工阶段与建设部门之间的信息不对称，使得工程造价难以得到合理调整。

2.4 监理单位职责不明确

监理单位在水利工程建设过程中发挥着监督管理的作用，对工程造价的控制具有重要意义。目前很多监理单位在履行职责的过程中，职责履行并不明确。监理单位对工程造价的控制缺乏专业性和充分性，导致工程造价难以得到有效控制；监理单位与建设单位、设计单位与施工单位之间的协调性不好，因此造价难以得到合理的协调。

2.5 法规政策不完善

水利工程建设涉及多个部门和学科，需要完善的法规政策进行规范和指导。目前关于水利工程造价的法规政策并不完善，存在一定的漏洞和不足。不仅影响了水利工程建设的质量和效率，也给工程造价带来了一定的风险。

3 BIM技术的实施步骤

3.1 项目启动阶段

确定项目的目标和范围。包括项目的建设内容、规模和投资估算。通过明确项目的目标和范围，确保项目方向明确，为后续工作奠定基础。组建有效的项目团队。项目团队是项目成功的关键因素之一。项目团队应具备丰富的经验和专业知识，并能有效地协同工作。在组建项目团队时，考虑每个角色的职责和分工，以确保团队成员之间的顺利协作。BIM是一种基于数字模型的设计和管理方法，提供全面的建筑信息和数据支持。通过使用BIM技术，实现建筑设计、施工和运营的全过程管理，提高项目的效率和质量。在项目启动阶段，利用BIM技术对项目进行可行性研究和方案设计。通过建立三维模型和数据库，模拟和分析项目的各个方面，评估不同方案的优缺点，选择最佳设计方案。BIM技术可以制定和优化施工方案，提高施工过程的效率和安全性。

3.2 数据收集与整理

对项目场地的地形进行详细测量和勘测。包括有关地形的海拔、坡度和地貌类型的信息。将有助于了解项目场地的自然条件，并为后续的设计和施工提供依据。地质条件对建筑物的稳定性和安全性有重大影响。对工程地点的地质条件进行详细调查，包括地层结构、岩石类型和地下水位等信息。有助于评估项目的风险，并为设计和施工提供指导。水文条件对建筑物的耐久性和排水性能有重大影响。调查项目所在地的水文条件，包括降水量、河流分布和地下水资源等信息。这些数据将正确设计排水系统，确保建筑物的安全和舒适。为确保项目的顺利进行，收集和整理与项目相关的设计图纸和规范标准。其中包括建筑设计图纸、结构设计图纸、排水设计图纸等。还需要收集和整理与项目相关的国家和地方规范和标准，以确保项目的质量和安全。在收集整理完上述数据后，将这些数据整理成BIM模型的基础数据。其中包括地形、地质、水文等自然条件数据，以及设计图纸和规范标准数据。为后续的BIM建模和分析工作提供支持。

3.3 BIM模型建立

BIM模型的建立是水利工程造价实施过程中的重要环节。在完成资料的收集和整理之后，开始BIM模型的建立，BIM模型是以三维几何模型和相关信息为基础的综合工程信息模型，包含建筑物的几何尺寸、材料属性、构件关系、施工工艺等信息。在水利工程造价实施中，利用该模型模拟水流、水位变化、水力计算等，进行结构分析、材料用量计算等。利用该技术，在设计阶段对建筑物进行全面分析，从而更好地控制造价，提高工程质量。该模型还可用于协调各专业之间的工作，促进信息共享和协同工作。例如，在水利工程造价实施过程中，建筑师、结构工程师、机电工程师等不同专业可通过BIM模型共享信息，协同完成设计任务。

3.4 造价估算与分析

建立BIM模型后，利用其精确的数据和可视化来估算材料用量。通过BIM模型，对项目中的各种构件、设备和材料进行详细的参数化描述，从而实现材料用量的精确计算。与传统的估算方法相比，更加准确、高效，有助于降低材料成本，减少浪费。BIM模型还可用于工时估算。在模型中模拟构件和施工过程，计算出每个施工阶段所需的工时，不仅能提高工时估算的准确性，还能更好地安排施工进度和人力资源，从而提高项目执行效率。BIM模型还可用于估算设备用量。在模型中设置设备参数，计算出项目中各种设备的使用量和所需成本。更好地选择和使用设备，降低设备成本，提高设备使用效率。在上述成本估算的基础上，利用该模型进行成本分析和优化。对BIM模型中的每个构件和施工过程进行详细的成本分析，找出项目中可能存在的浪费和节约成本的空间。例如，对该模型中的构件进行碰撞检测，发现并解决设计中存在的问题，从而避免因设计错误导致成本增加。还可以模拟该模型中的施工过程，找出可能影响施工进度和成本的因素，从而制定更合理的施工方案和成本控制策略。

3.5 施工图设计与优化

通过BIM模型实现施工图纸的自动生成和更新。传统的施工图设计需要设计人员手动绘制，耗费大量时间和精力。利用BIM模型，通过软件工具快速生成施工图纸，大大缩短了设计时间。该模型还具有实时更新功能，当设计方案发生变化时，快速更新施工图纸，保证设计的准确性和一致性。利用该模型对施工方案进行模拟和优化，提高施工过程的效率和质量。该模型可以模拟各种施工流程和工艺，评估不同方案的有效性和可行性。通过模拟，提前发现施工过程中可能出现的问题，如材料浪费、工期延误等，并及时采取措施进行优化。该模型还可以进行碰撞检测，避免不同构件之间的冲突和干扰，提高施工的安全性和质量。该模型还可以实现施工图纸与工程量清单的关联。通过将施工图纸与工程量清单关联起来，实现对工程造价的准确估算和控制。根据施工图纸自动生成工程量清单，减少人工计算的错漏。工程量清单可根据施工图纸的变化进行实时更新，确保造价的准确性和可控性。

3.6 施工过程管理

利用BIM模型对施工过程进行管理，实现对施工进度的实时监控和调整。将BIM模型与现场实际施工情况相结合，实时获取施工现场的各种数据，如施工进度、材料使用情况等。可以帮助项目经理及时了解施工进度，发现潜在问题，并采取相应措施进行调整。例如，发现某道工序施工进度滞后，利用该模型分析原因，并制定相应的计划加快进度。利用该模型进行施工过程管理可以提高施工效率和质量，该模型提供详细的施工方案和工艺流程，更好地理解施工要求和步骤。该模型还可以模拟各种施工场景，提前预测和解决可能出现的问题，减少施工失误和返工。该模型还可与现场监控设备相结合，实时监控施工现场的各项指标，如温度、湿度等，确保施工质量符合要求。利用该模型进行施工过程管理还可以优化施工资源的配置和管理。该模型可以提供详细的材料清单和资源需求计划，合理安排材料的采购和使用，避免资源浪费和成本过高。该模型还可以与供应链管理系统相结合，实现材料的自动化管理和跟踪，提高材料管理的效率和准确性。

3.7 竣工验收与运维管理

BIM建模可以提供详细的建筑信息，包括结构、材料和设备数据。通过分析这些数据，全面评估项目的质量和安全。例如，检查建筑结构是否符合设计要求，是否存在安全隐患。BIM模型还可以模拟各种情况下的荷载和应力分布，预测潜在的问题和风险。该建模有助于竣工验收。项目完工后，该模型可用于现场验收，确保项目符合设计要求和规范标准。通过与该模型进行比较，检查建筑物的实际构造是否与设计相符。例如，检查墙壁的厚度和支柱的位置是否符合设计要求。该模型还可以提供详细的施工记录和变更信息，以供验收和审查。该模型还可用于项目的运营和维护管理。建筑投入使用后，该模型可用于设备维护和管理。通过该模型，获得设备的详细信息，包括位置、型号和维护记录。帮助运行和维护人员对设备进行定期检查和维护，以确保设备的正常运行和可靠性。该模型还可用于故障排除和维修工作。通过与该模型进行比对，可快速定位故障点并开展相应的维修工作。

4 BIM技术在水利工程造价中的应用

4.1 BIM技术的应用

4.1.1 准确估算

通过建立详细的三维模型，BIM技术可以准确估算节水项目的成本。与传统的二维设计相比，更准确地反映建筑物的实际尺寸和形状，从而减少误差和遗漏。

4.1.2 成本管理

BIM技术可以实时监控和管理水利工程的成本。通过与项目管理软件集成，与项目进度、材料采购和人力资源信息实时同步，及时发现并解决成本问题。

4.1.3 协同设计

BIM技术可实现跨学科和多学科协同设计。水利工程造价涉及土木工程、电气工程和机械工程等多个学科。通过BIM技术，不同专业的设计人员可以在同一平台上进行设计和交流，从而提高设计效率和准确性。

4.1.4可视化分析

BIM技术可以对节水项目的成本进行可视化分析。通过BIM模型，可以直观地看到建筑物不同部分和组件之间的关系，从而更好地进行决策和优化。

4.1.5 维护管理

BIM技术可以支持节水项目成本的维护管理。通过与资产管理系统整合，BIM模型记录建筑维护历史和维护计划，从而帮助项目经理做出维护决策和预算。

4.2 BIM技术的应用难点

4.2.1 数据标准化和集成化

水利工程造价涉及大量数据，包括设计图纸、工程量清单、材料价格等^{[9- 10]}。不同项目的数据格式和标准可能不尽相同，导致数据整合和共享困难重重。有必要制定统一的数据标准和格式，以实现无缝数据集成和共享。

4.2.2 模型的构建与更新

水利工程造价模型的构建需要考虑工程的复杂性和多样性。不同的水利工程会有不同的结构和特点，根据具体情况对模型进行构建和更新。由于工程的变化和调整，模型也需要及时更新，以保证造价的准确性和可靠性。

4.2.3 成本估算与分析

水利工程造价估算与分析直接关系到工程的可行性和经济性。由于水利工程成本涉及材料价格、人工成本、设备成本等多个因素，因此需要进行全面的成本估算和分析。需要借助BIM技术提供的数据分析和模拟功能来实现准确的成本估算和分析。

4.2.4 协同设计和施工

水利工程造价的应用需要与设计和施工过程紧密协作。由于设计与施工过程中信息交流与协调的困难，借助BIM技术提供的协同平台与工具来实现设计与施工的高效协同。

4.2.5 风险管控

水利工程造价的应用还需要考虑风险管控的问题。由于水利工程项目的特殊性和复杂性，存在一定的风险和不确定性。利用BIM技术提供的风险分析与控制功能，对工程项目的风险进行评估与管理，确保工程项目的顺利进行与投资回报。

5 结语

BIM技术在水利领域正展现其价值，尤其在设计、建设和管理上已发展出成熟的应用模式。在水利工程领域的造价管理中，BIM技术的应用尚显初级，目前主要集中在工程建设管理系统的可视化成本控制上。针对水利工程造价编制的具体BIM应用，尚未得到实质性开展。当前，水利工程BIM造价相关研发工作的开展显得迫在眉睫。然而，短期内快速提高BIM技术在水利工程造价领域的应用水平面临不小的挑战。通过提高造价的准确性、可视性、协同性和可持续性，为BIM技术对水利工程的设计、施工和运行管理提供了有力支撑。未来水利工程造价将自动化、精细化、智能化，实现行业规则与工程特性协调的智能造价。在BIM设计模型的工程量计算、基于大数据的投资预测以及信息化管理方面，仍需进行后续研发。水利造价工程师们将摆脱繁琐的编制工作，提升深度的造价分析技能。