BIM技术在水务工程设计的应用

1、BIM技术在水务工程设计的应用摘要：水务工程具有涉及专业多、专业交叉复杂、地形及边界条件多变等特点，BIM应 用较少，需要研究适合水务工程BIM设计的方法：选取大空港截流河项目为例，对水务工 程中BIM设计的技术路线进行了探索：归纳出水务工程BIM设计的主要应用方法及应用价 值点，可为后续水务工程项目的提供借鉴。关键词：BIM：水务工程；全生命周期建筑信息模型(BuildinglnformationModeling,简称BIM)是指创建并利用数字化模型对 建设工程项目的设汁、建造和运营全过程进行管理和优化的过程、方法及技术1。自BIM 技术产生以来，相关研究和应用也越来越广泛2。目前，在建筑工

2、程及水利工程领域，BIM 技术已获得大量应用并取得相当效益。何关培3对BIM和BIM相关软件进行了阐述和比 较：张建平等4提出了建筑工程施工BIM应用的技术架构并和4D技术进行了结合：李 建成等5对BIM在全生命周期的应用做了概述：赵继伟6对水利工程信息模型理论 及应用进行了研究；刘辉7对水利工程BIM数据管理及BIM生态进行了探讨：兰立伟等 8将BIM技术应用在了水利工程地形设计中：黄勇等9在徳尔西水电站设计阶段应 用了 BIM技术：孙少楠等10以水电站项目为例研究了 BIM技术在水利工程中的应用点。 在BIM的相关标准规范方而，深圳市建筑工务署于2015年5月份颁布全国首个政府公共 工程B

3、IM应用实施纲要、BIM实施管理标准。在水利行业中，中国水利水电勘测设讣协会 也于2017年12月发布了水利水电BIM标准体系。但河逍治理等水务工程，区别于建筑 工程和传统水利工程，通常是重点解决城市水问题的系统工程，带来了水务工程涉及专业多、 专业交叉复杂、地形及边界条件多变的特点。故现阶段水务工程的BIM应用较少，以少数 专业或单个节点翻模为主，但这种方式常会增加项目设讣工作量，且难以达到图模一致的要 求，限制了 BIM在水务工程全生命周期的应用。因此，需要研究适合水务工程的BIM设计 方法。本文将以大空港截流河水环境综合治理工程等项目为例，介绍并探讨BIM技术在水 务工程设计中的应用情况

4、。1BIM设计技术路线BIM设计是指采用BIM技术，并根据建设工程的要求，在项目设计前期进行介入，以前 期基本设计资料为依据，编制出包含BIM模型及应用内容的建设工程设计文件的活动。BIM 设il过程与传统二维设讣过程类似，但需要编制与BIM设计手段相适应的工作流程。在河 道治理等水务工程的BIM设计中，针对涉及专业多、专业交叉复杂、地形及边界条件多变 的特点，首先把河道各工程系统进行归并划分，按照地形地质模型、河道模型、水工建筑物 模型的分类进行设汁建模，最后进行各专业设计模型的校审及汇总。1.2BIM设计流程大空港截流河项目位于深圳市宝安区空港新城片区，新建截流河长637km,南联通渠 1

5、.19km,拓宽加深北连通渠1.19km,新建截污箱涵5.12km,排污钢管2.18km：主要构筑物 包括5座石制闸、8座截污闸、1座排滂泵站、2座污水提升泵站：治涝标准、防洪标准、 防潮标准分别达到50, 100, 200年一遇。在大空港截流河项目中，BIM设计采用如下工作 流程。（1）通过卫星地图或航舶数据，创建初步地形模型；再依据地勘测量获取数据资料, 创建地形地质模型。（2）根据地形地质模型进行设计定位、方案比选，确左河道的平纵定位。（3）各专业根据河道泄位进行子项的BIM设汁，并形成河道模型和水工建筑物模型。（4） 将河逍模型及水工建筑物模型进行汇总形成总体模型。（5）设讣成果（包括

6、图纸、模型、II 算分析结果）经校审后修改完善，形成完整的BIM设汁成果。2BIM设计应用方法21创建地形、地质模型地形、地质建模利用测量、勘察的基础数据，按照CMI3D建模软件的要求进行有关前 处理后，形成三维地形曲而及地质模型。通过Infraworks软件可将卫星影像等GIS数据与BIM 模型相结合，形成片区方案模型，同时对相关构筑物进行分析汇总，辅助确立项目方案。2.2河道建模对于河道、箱涵等带状分布的设计内容，釆用CMI3D进行主要的设计工作，辅以Revit 进行节点细化、支护建模。河道治理中的岩土支护，由于河道治理边界及河岸边界的不规则 性，分布非常不规则，建模难度高。对于此问题，利

7、用Civil3D和Revit提供的接口，通过 VisualStudioC#及Dynamo进行二次开发，解决了河道堤岸支护的快速建模问题。2.3水工建（构）筑物建模水闸、泵站、截流井.配电房等建（构）筑物，采用Revit软件进行结构.岩上、建筑、 电气、给排水专业的设计及建模，应用Inventor软件进行金结、水机专业的建模及设计。模 型间可直接通过Revit链接的方式进行协同设计，及时发现专业间的错漏碰缺问题。模型分 区、命名及精度规则参考LOD300的要求。对于相对简单的结构和构件，直接做成参数化的 模型和族类，方便项目内的相互应用，并作为后期实施的资源库。24模型汇总截流河项目采用Navi

8、sworks软件对各BIM正向设计成果进行汇总，由于项目子项多， 内容衔接复杂，故需严格按照预立的命爼规则及统一的建模单位及坐标实施，对模型进行合 理的分级和分区。3BIM设计应用价值BIM设计应用价值主要体现在设i|制图、设计计算、碰撞检查、漫游模拟4个方而。31基于BIM的设计制图设计制图的联动性是BIM设计的一大优势。传统绘图方式平纵横间并无实际的相关关 系，采用BIM设汁方法后，通过调整模型即可调整相关图纸，提髙了效率和准确率。本项 目的河道岀图主要采用Civil3D,水工建筑物采用Revit,金结采用Inventor,各专业间由于采 用BIM技术，实现了更加直观的提资和对接。截流河项

9、目施工图3个月即全部完成，总出 图量约4000张，相比传统方式减少了 40%的出图时间。32基于BIM设计3.2.1BIM结构计算通过BIM模型提供的信息可极大地减少设汁il算中手动il算的工作量，如结构稳泄计 算中，泵站模型1001个构件的总重虽:数据仅需5min操作时间即可自动统计获得。实践表 明，BIM模型的结构计算与以往计算相比具有准确、快速的特点。3.2.2工程量il算釆用BIM设汁可根据自身需要从模型中提取任意信息并生成带有工程量的明细表，并 可通过BIM模型直接导出，工程疑表与模型联动。尤其对复杂结构，如流道，可通过明细 表直接求出实际工程量，实现工程量的所见即所得。3.3碰撞检

10、查应用在各专业釆用BIM设计模型的基础上，运用Revit和Navisworks运行碰撞检査，找岀各 个专业之间及专业内部之间设计上发生冲突的构件，并在协同设il过程中修改解决。在截流 河项目中，主要解决了与片区综合管廊的碰撞问题、项目内部水暧电结构等专业内容的碰撞 冲突问题，切实减少了工程变更。3.4漫游模拟应用将BIM模型通过建模软件导出指定格式文件，导入Infraworks及Lumion进行处理，创 建虚拟环境，即可生成符合要求的漫游模拟视频。利用建好的建筑信息模型，与虚拟现实（VR） 等技术进行结合，带来对BIM模型交互式、沉浸式的体验，使项目的各参与方在未建成前 也能够有身临其境的感受。4结语实例研究证明，水务工程釆用BIM设计可实现以下几点突破：（1）通过BIM技术设计 可以保证图纸与模型一致、工程量与图纸的一致，避免人为