Obayashi và các đối tác ứng dụng công nghệ phân tích dòng chảy 3D trong thi công đập – Xây dựng nền tảng dữ liệu BIM/CIM phục vụ thiết kế – thi công
Ngày 20/11/2025 – Kỹ thuật / Sản phẩm
Obayashi Corporation cùng Hitachi Power Solutions (thành phố Hitachi, tỉnh Ibaraki; Giám đốc Ando Tsuguo) và Tập đoàn Hitachi đã cùng đưa công nghệ phân tích dòng chảy 3D vào công tác thi công đập. Công nghệ này sử dụng dữ liệu BIM/CIM tái hiện chính xác hiện trạng công trường và thực hiện mô phỏng dòng chảy qua đập với độ chính xác cao. Nhờ xây dựng được digital twin mô phỏng trung thực môi trường thực, thời gian xem xét phương án thiết kế và thi công được rút ngắn đáng kể – từ mức thông thường khoảng 1 năm xuống còn 3 tháng, đồng thời giúp đánh giá rủi ro an toàn trong quá trình thi công ở mức độ chi tiết và chính xác hơn.
Ứng dụng tại dự án thi công đập Shin-Maruyama (新丸山ダム)
Công nghệ phân tích 3D được áp dụng tại công trường xây dựng đập Shin-Maruyama, thuộc hai thị trấn Yaotsu và Mitake (tỉnh Gifu), do Cục Phát triển Vùng Chubu – Bộ MLIT làm chủ đầu tư. Dự án nâng cao thân đập thêm khoảng 20 mét, tận dụng một phần đập hiện hữu để cấu thành đập mới. Đây là dự án tái phát triển đập đầu tiên tại Nhật Bản có kết cấu đập mới chồng lấn một phần lên đập cũ.
Mô phỏng chi tiết dòng chảy – từ hồ đập tới vùng hạ du
Tại công trường, nhóm phát triển đã mô hình hóa toàn bộ phạm vi từ công trình xả của đập hiện hữu đến đoạn sông hạ du. Các mô phỏng bao gồm:
-
Dự báo chính xác mực nước tối đa tại khu vực thi công và đánh giá rủi ro ngập lụt
-
Phân tích chi tiết hình dạng đáy sông (riverbed) bằng dữ liệu BIM/CIM
-
Mô tả dòng chảy va đập vào mái kè và hình thành vùng xoáy (vortex)
-
Thể hiện khác biệt về vận tốc dòng nước ở mặt nước và đáy sông bằng mặt cắt ngang
-
Mô phỏng đường hầm thoát nước tạm (temporary drainage tunnel) từ hồ đập xuống hạ du, gồm các đặc tính:
-
dòng nước giảm lực tại cửa xả,
-
dòng chảy bật ngược,
-
kiểm chứng lưu lượng và trạng thái xả nước.
-
Giải quyết hạn chế của phương pháp truyền thống
Theo Obayashi, điều kiện hiện trường tại dự án xây dựng đập thay đổi liên tục theo tiến độ thi công. Ở giai đoạn thiết kế, rất khó dự đoán chính xác trạng thái dòng chảy sau khi đập xả nước nếu không có mô hình tái hiện trung thực điều kiện thi công. Vì vậy, trước đây ngành xây dựng thường phải sử dụng mô hình thủy lực thu nhỏ (scaled hydraulic model) để nghiên cứu phương án thi công và thiết kế xả lũ – vốn tốn nhiều thời gian và không phản ánh đầy đủ hiện trạng thực địa.
Công nghệ phân tích 3D + digital twin lần này cho phép:
-
Tái hiện chân thực đặc điểm thi công theo từng giai đoạn
-
Đánh giá rủi ro theo tiến độ
-
Đưa ra phương án tối ưu nhanh hơn
-
Giảm đáng kể thời gian thử nghiệm so với mô hình vật lý truyền thống
Hướng phát triển tương lai
Obayashi cho biết sẽ tiếp tục nâng cao năng lực quản lý công trường dựa trên digital twin bằng cách đẩy mạnh kết hợp phân tích dòng chảy và dữ liệu thực địa. Công ty cũng đặt mục tiêu cùng Hitachi Power Solutions và Hitachi mở rộng công nghệ này ra các dự án tái phát triển đập trên toàn quốc.
