BIM技術在污水處理廠設計中的應用

楊凱祥

青島市市政工程設計研究院有限責任公司 山東青島 266100

在現今城市發展當中，市政污水工程具有十分重要的作用，將直接對城市的正常運轉產生影響，且在環境保護方面也具有積極的意義。在實際工程建設中，需要能夠做好BIM技術的結合性應用，并在工程建設中充分發揮作用的情況下，保證污水處理工程的高質量建設。

1 BIM技術在污水處理廠設計中的優勢

1.1 協同設計，減少管線碰撞

由于污水處理廠設計覆蓋工藝、結構、建筑、給排水、暖通、電氣等多個專業，在傳統二維設計過程中，往往由于各專業之間的溝通不到位，而出現各專業之間的碰撞問題，例如管道與梁和柱之間的碰撞，而利用BIM技術能夠在設計階段對各專業的碰撞問題及時協調解決。利用Revit軟件工作集模式，可以做到多專業協同設計。在工作集中不同設計人員對圖元構件有獨立權限，此功能可以保證自己的工作內容不被任意修改，同時當不同專業發生碰撞時，及時通知圖元所有者，能有效的消除碰撞點，同時解決錯、漏、碰、缺等問題，解決了二維圖紙溝通不當造成的返工、工程浪費，以此提高設計效率[1]。

1.2 精確算量，減少成本浪費

污水處理廠單體繁多，工藝復雜，工程所需管道管件、設備多種多樣。然而，傳統二維設計需要技經專業人員統計核算工程量，內容繁瑣且不能保證計算準確。利用BIM模型可以自動精準快速地生成工藝設備及管道附件的工程量，當方案變更時，材料表中的數量會隨模型的變化自動更新，為材料的采購、預制下料等提供更加直觀的數據顯示，使得材料供應更加方便。同時還能夠有效的輔助人工管控、材料節約，預制加工人員相對固定、材料集中管理，能夠輔助精確進行成本預測分析和成本糾差、實施成本控制，真正做到“多、快、好、省”。

1.3 可視化交底，保證施工質量

污水廠設計精度高，對各構筑物的功能尺寸設計要求高，通過BIM和虛擬現實（VR）技術將線條型的圖紙轉變為立體的三維模型展現在人們的面前，解決了二維圖紙和三維現實的脫節問題；對于復雜節點，借助施工工序模擬、設備安裝模擬動畫和BIM模型向現場施工人員可視化交底，與施工人員及時溝通施工難點和要點，提高了互動性和反饋性，確保按圖施工、規范施工，保證施工質量。

1.4 數據共享，利于施工管理

基于BIM技術的信息化、智能化管理，在施工過程中可以做到信息共享，幫助工程師更加有效的實時了解工程進度。同時，在工廠化預制加工和現場安裝的過程中，通過BIM技術的運用對預制加工廠集中化進行文明施工與安全管理，使得安裝工序更加程序化、標準化，真正做到工程施工可視化智能管理。再者，基于BIM進行施工現場管理，借助模型，輔助完成現場平面布置的整體規劃，包括：用地規模及范圍、門衛設置、現場機械布置、臨時設施布置、材料運輸管理等[2]。

2 國內外BIM技術發展現狀

上世紀70年代Eastman教授首先提出BIM概念，但普遍認為西方發達國家對BIM的研究與實踐是從2003年開始，目前很多建設工程項目已采用BIM技術。國外學者從起初研究BIM的實施及信息表達、交付等問題，到2011-2013年逐漸將可視化、仿真模擬及優化設計等問題作為重點研究，同時BIM的工程項目管理、施工管理也是研究的焦點。與西方發達國家相比，我國BIM應用雖然起步相對較晚，但從2011年5月住建部2011年5月頒布的《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》以來，國內BIM關注度井噴式上漲。2013至2017年我國出臺的BIM相關政策，分析發現BIM已經由最初的推廣示范發展到與裝配式建筑、互聯網、集成化管理等融合。近幾年隨著信息技術的普及，國內外學者研究的側重點轉移到了BIM與GIS、物聯網、大數據等方面，這也是目前值得研究的方向。

3 污水廠BIM研究現狀

BIM作為一項新興的技術和理念，起初只應用于建筑等相關行業，在市政領域的應用還相對滯后。目前的BIM研究主要集中于建筑和計算機相關行業，所占比例分別達到50.09%和29.12%，在市政等領域的研究較少。由于BIM技術產生的時間不長，涉及內容和方法又非常廣泛，有必要充分了解近年來BIM在市政污水廠中的應用研究熱點及演進趨勢。將BIM理念應用到污水廠設計中，并采用Revit軟件利用鏈接和工作集兩種模式進行協同設計探索，取得了一定效果。從使用者的角度分析參數化程序設計語言（GDL）的優勢，論述了ArchiCAD軟件用戶二次開發的重要性，BIM技術是未來設計技術的主流方向。采用ArchiCAD軟件對污水處理廠建模，可以減少管道碰撞等問題。BIM技術可以直觀體現精細化設計原則，解決施工中可能存在的問題，并提出BIM技術運用過程中需要注重設計規則的制定、協同模式及模型庫構建。基于項目實踐總結了污水廠設計中各工流程的內容和軟件選擇，同時研究協同設計中的工作模式。采用ArchiCAD軟件完成污水處理廠項目的設計、建模、出圖及動畫等工作。利用BIM可視化的特點，模擬地下污水廠的施工工藝，對施工人員進行安全交底。總體而言，污水廠BIM的研究主要在設計應用中，并且研究機構大多為國內大型設計院，研究方向集中在項目樣板、參數化族庫、協同設計方式、碰撞檢查、施工進度模擬、工程量統計及施工圖出圖等方面，其中建模軟件以Revit為主流，碰撞檢查軟件一般選用Navisworks，模型整合軟件選擇Infraworks，管線繪制采用鴻業管立得等。

4 結語

水是人們賴以生存的基礎資源，隨著社會的發展和工業化進程的加快，人們對水資源的需求越來越大，導致可使用的水資源越來越少。與此同時，生產生活過程中產生的污水越來越多，如果不對城市污水進行妥善處理，不僅會對城市的生產、生活產生巨大影響，還會對自然環境造成嚴重的破壞。工業廢水蘊含大量有毒有害物質，如果不能將其進行有效處理，將會對水環境帶來不可逆轉的破壞。當前，淡水資源日趨緊張，如何做好污水處理和循環使用，提高水資源的利用效率是社會發展面臨的現實問題，做好污水處理工作，其重要性不言而喻。