基于BIM技术的边坡生态修复设计探讨

摘要：BIM技术作为新兴建筑设计方法，基于其三维可视化的特点以及国家政策的大力支持，在景观行业的应用也越发重要。生态优先、绿色建造是公路绿色发展的要求，其目标是减少破坏、尽量保护、尽快恢复，但如何做到效果最好、生态最优一直是景观设计难点之一。本文运用新的景观设计方法——将BIM技术和Revit、GeoStudio、lumion等软件结合，基于公路边坡生态修复技术中的植物配置、恢复技术、工程结构物等，设定影响因素及相关参数，分别进行3年、5年、8年后的效果模拟，评估分析不同时间段边坡植物群落空间布置的优缺点，甄选最优设计方案。关键词：BIM技术；可视化；边坡；生态修复；设计0引言BIM技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，作为项目不同阶段、不同参与方、不同应用软件之间的信息结构化组织管理和信息交换共享的数据化平台，能更加高效、可视化地解决技术、景观、成本等问题。2021年4月，交通运输部连续发布《公路工程信息模型应用统一标准》（JTG/T2420—2021）、《公路工程设计信息模型应用标准的公告》（JTG/T2421—2021）、《公路工程施工信息模型应用标准》（JTG/T2422—2021）三部公路工程BIM应用标准，BIM技术应用将越来越广泛和深入。传统景观设计往往依靠传统绘图软件来进行二维平面的绘制，而后通过三维软件制作3D效果图，工作量较大，需要投入的人员和时间较多，没有集成性，方案设计也不能与后续的施工设计和项目管理相结合；景观设计中采用的结构设计、植物配置、恢复技术等也只能依靠设计者的经验来预估生态演替及景观效果，导致数年后对边坡生态恢复中植物群落稳定性及景观效果难以把控。因此本文基于BIM技术的边坡生态修复设计，通过三维可视化植被恢复效果，根据植物生长特性模拟数年后及植物群落稳定后的景观效果，评估边坡生态恢复设计的优缺点。研究表明，BIM可视化带来的增强沟通和浸入式设计，使得绿化景观上可以做测试，做出比较逻辑的造型。随着数据的积累和预测效果的不断修正，让仿真趋向真实，实现绿化设计与未来效果的信息展示可视化。随着研究的深入，可以介入视场分析、CFD日照环境因素分析等，让设计更真实。1工程概述德州至上饶高速公路赣皖界至婺源段新建工程项目（以下简称“本项目”）是国家高速公路网中G0321的重要组成部分，全线长40.7公里。项目地处赣东北地区，沿线地形地质复杂，生态敏感点多，气候属亚热带温暖湿润季风气候，年均温约17℃，区域降水丰富，年降水量可达1800mm。适宜的环境造就了丰富且特殊的植物资源，而且全线位于3A景区、全国著名的文化与生态旅游县——婺源县内。沿线区域原始山体坡面被茂密的乔灌木覆盖，自然景观十分优越，常规的喷播灌草种难以实现修复坡面环境与周围自然坡面环境的自然融合，因此该区域需要实现边坡树林化的修复目标。通过BIM技术对边坡树林化设计进行空间直观化、时间动态化、群落演替化展现，以四维实景效果给设计者和业主提供决策参考，用以指导项目的设计和施工，提高项目边坡景观绿化水平，为边坡生态修复技术提供依据。2国内外发展经验借鉴（1）利用BIM技术进行工程边坡设计，选取优势物种筛选和植物配置模式，研究适合于江西赣东北地区高速公路边坡特点的植物配比最优方案，模拟不同生态修复技术的工艺流程和建成景观效果。（2）进行现场对比试验，从安全、生态、景观三个方面对实际效果开展评价分析，探索出适合于江西赣东北地区特点的高速公路边坡处理设计方案。（3）依托本项目的成功经验，大力发挥BIM技术在绿化设计中的作用。3基于BIM的边坡树林化模拟设计和效果预测（1）优势物种筛选和植物配置通过利用GIS、Access等软件，对路域内的地形地貌、水文地质、植物群落等自然环境基础进行研究。结合实地调查和相关工程经验，对该地区不同类型边坡进行植物适应性分析与群落结构数据统计分析，筛选适合该地区各类边坡生态修复的优势物种和最佳植物配置模式。选取实验边坡，使用Revit软件进行边坡三维建模。（2）基于时间+空间的植物配比以实验边坡为基础选取2~5种植物配比方案，结合BIM技术利用Revit、GeoStudio、lumio等软件，输入植物根系、边坡坡率等影响因素数据参数，预测最佳植物配置模式下优势物种的生长速度，分别推演3年、5年、8年后的边坡群落效果（见图1、图2），对比不同时间段的边坡植物群落空间效果及分析其优缺点，筛选最优植物配比方案。图1时间推演0年（上）和第3年（下）恢复效果Fig.1Timedeductionoftherecoveryeffectinyears0and3图2时间推演5年（上）和8年（下）恢复效果Fig.2Timedeductionoftherecoveryeffectinyears5and8（3）现场对比试验基于BIM的边坡树林化生态修复技术研究不同植物配比方案，在不同时间段进行现场对比试验，对BIM研究结果和评估对比实验结果进行研究分析，收集评估对比实验详细数据，与基于BIM研究形成的三维模型中的模拟效果进行对比。（4）设计模型的优化根据评估成果数据的分析结果，对与评估对比实验存在误差的BIM技术方法、数据参数、操作方式等进行优化调整。对调整后的边坡树林化BIM设计技术方法、数据参数、操作方式二次操作，验证BIM设计研究结果和评估对比实验结果的对应性。（5）形成BIM绿化设计经验在以上利用BIM技术对边坡树林化的方案对比后，规范化整理并优化相关模型、数据库、素材库等，形成针对该地区边坡树林化设计的BIM设计系统思路和方法，为后期边坡树林化的BIM标准化设计提供强大资源支撑。4基于BIM的边坡生态修复技术选择和效果评估（1）基于BIM的生态修复技术选择选取三维网绿化技术、生态植生毯绿化技术、三联生态防护技术作为生态修复技术方案，利用BIM技术使用Revit、GeoStudio、Civil3D等软件，依托实验边坡模型分别对以上三种生态修复技术进行三维建模，输入相关技术参数，模拟其工艺流程和建成效果等（见图3）。图35年内三维植被网（上）、生态植生毯（中）、三联生态防护技术（下）模拟Fig.3Simulationof3Dvegetationnet（left），ecologicalvegetationblanket（middle），andtripleecologicalprotectiontechnology（right）within5years（2）评估指标本文通过对赣东北地区已建高速公路边坡现状的调研分析，结合相关资料，从安全、生态、景观三个方面研究确定边坡树林化修复效果的评估指标，形成该地区高速公路边坡树林化修复效果评估体系。（3）现场对比试验以实验边坡为基础，针对三种边坡生态修复技术方案进行现场对比试验，分别探究5年内逐年的边坡群落效果，收集评估对比实验详细数据，对比不同生态修复技术方案在不同时间段的边坡植物群落空间效果并分析其优缺点。（4）边坡树林化技术以该地区高速公路边坡树林化修复效果评估体系为依据，根据评估指标对不同生态修复技术方案