基于Revit+Dynamo的河道整治項目模型的建立與應用

常吉棟

（上海松江新城投資建設集團有限公司，上海 201620 ）

BIM 技術的應用常見于建筑領域，并向多個行業發展。目前高健文[1]等人采用Revit+Dynamo 的參數化建模方法，建立了太湖隧道整體機電系統模型，建模效率得到大幅提升；王寧[2]等人根據Revit 軟件和Dynamo插件的特點，梳理并研究了Dynamo 參數化建模的技術和與Revit 數據交換及交互方式，在水利工程建設領域取得了一些研究成果。曹陽[3]對Dynamo 在水利建設工程的異形曲面的建模進行了更加深入的研究。但是目前對于河道整治項目護岸結構的快速精確建模應用研究較少。

1 工程概況

某河道整治項目用地面積為22 507.7 m2，新開河道763 m，土方工程47 415.10 m3（河道開挖45 587.18 m3，堤防填土1 827.92 m3），新建護岸1 395 m（A 型護岸681 m，B1 型護岸584 m，B2 型護岸130 m），新建橋梁1 座，新建綠化7 345.72 m2（陸域綠化5 950.72 m2，水生植物1 395 m2），新建防汛步道2 092.50 m2等。工程實施后，河道連、通、暢、活，自凈能力也將提高，河道水質將得到有效改善，對生態環境產生了有利的影響。

與建筑工程相比，水利工程一般具有體量大、構造復雜、設計專業多、設計和施工周期長、受環境因素影響大等特點[2]。水利工程中涉及多種復雜異形的曲面結構，如在本項目中護岸結構的樁基礎承重結構為混凝土方樁，但從河道的整體走向看，施工河道區域存在多個轉角半徑大的曲線，曲面連接段的特點增加了整體河道整治項目的施工難度；同時項目工期緊且由于河道整治項目存在多個曲面段，對BIM 技術的應用以及模型創建的精度及準確性存在一定的挑戰。鑒于此，對該河道整治項目運用BIM 技術建模存在必要性。

2 Revit 軟件與Dynamo 插件應用技術分析

2.1 Revit 軟件的特點

Revit 軟件為目前工程建設項目領域建模的主流軟件，Revit 平臺目前集成了Revit Architecture，Revit MEP及Revit Structure 等多個平臺應用，將建筑、結構、系統（給排水、供暖空調、電氣專業）等多個專業集成在統一的Revit 平臺上。除此之外，Revit 不僅支持多專業協同作業還支持對建筑物的結構安全、光環境、熱工性能等指標進行分析模擬及后續設計優化。Revit 軟件對常規的建設項目創建界面友好，但對河道建設領域等曲面異形體結構工程則出現操作難度大、工作量重復等問題，從而導致模型建立的精度滿足不了工程建設的要求。

2.2 Dynamo 插件介紹

Dynamo 的核心是可視化編程平臺，它是一種靈活且可擴展的設計工具。因為它可以作為獨立的應用程序運行，也可以作為其他設計軟件的附加組件運行，因此可以用它來開發范圍廣泛的富有創意的工作流程。

Dynamo 應用程序是可下載并以獨立模式或其他軟件（例如， Revit 或 Maya）的插件執行的軟件。它一種視覺程序設計工具，其目標是讓非程序設計師和程序設計師都能夠使用。此工具讓使用者能夠以可視化窗口的方式對行為編寫 Script、定義自定義邏輯部分，并可以使用各種文字的程序設計語言編寫 Script。

2.3 Dynamo 插件與Revit 軟件的互補性

對于Revit 而言，Dynamo 不僅是一個參數化建模一項工作。對于一些較難通過用戶界面進行操作（如在曲面或異構面上的多任務操作）或者重復的建模流程，常規的Revit 建模流程顯得力不從心，而將Dynamo 插件在Revit 的運用，可以很好地解決以上問題，互補性強。

3 河道整治項目建模實例

本次河道整治項目模型的建立首先需要建立河道的護岸壩體結構，其次建立護岸結構的承重基礎，即樁基礎；最后需要布置護岸結構中的反濾層泄洪管。

3.1 運用Revit 體量工具建立河道壩體

由于河道壩體是曲面，常規的BIM 技術很難實現曲面結構，因此運用Revit 軟件里的體量工具可以快速地實現河道護岸壩體的建模。

具體實現流程如下：新建體量；導入或創建模型曲線；根據模型曲線，放置點圖元；在點圖元平面上繪制河道的剖切面輪廓；生成形狀即可。

其中繪制剖切面輪廓，可以運用系統族“基于線的公有制常規模型”實現，這里不再具體敘述。

護岸壩體的體量創建流程見圖1。

圖1 護岸壩體的體量創建流程

3.2 運用Dynamo 插件建立河道的樁基礎

由于河道整體的走向是曲線，因此河道護岸結構的樁基礎的特點一是整體走向是曲線；二是具體到每根的方樁基礎其正交方向必須平行或垂直于河道曲線。以該河道整治項目為例，河道長度763 米，但需要護岸的樁基礎多達1 200 根方樁。依靠常規的Revit 樁基礎建模，不僅需要大量的時間，而且很難控制方樁正交方向與河道曲線的關系。因此運用Dynamo 插件的特點，可以很快實現大批量、多角度的樁基礎建模，通過多個節點設置可以按照一定距離在模型曲線上布置大批量構件（樁基礎族文件），具體調運的Dynamo 節點見表1。

表1 調用Dynamo 節點表

Dynamo 節點調用見圖2。

圖2 Dynamo 節點調用

結合上述的河道護岸壩體結構以及河道樁基礎結構，河道整治項目模型見圖3。

圖3 河道整治項目模型

3.3 運用Dynamo 插件構建反濾層泄水管

反濾層是指在大口井或滲渠進水處鋪設的粒徑沿水流方向由細到粗的級配砂礫層。反濾層一般是由2 至4 層顆粒大小不同的砂、碎石或卵石等材料做成的，順著水流的方向顆粒呈增大趨勢，任何一層的顆粒都不允許穿過相鄰的較粗一層的孔隙[4]。反濾層的作用體現在滲透水流出時對堤壩體或地基中的土壤起到保護作用，進而可防止管涌及流土等險情的發生。

該河道整治項目的反濾層泄水管設置在護岸結構里，間隔2.5 米。按照河道曲線的特點，逐一布置建模將達600 多根。同樣，采用Dynamo 參數化建模的方法，可以實現快速的布置反濾層泄水管。調用的Dynamo 節點如上述表1所示。由于反濾層泄水管的截面垂直于河道曲線的切向量，因此曲線切向量設置為向量A，向量B 調用Vector.ByCoordinates 節點設置為（1,0,0），旋轉軸向量C 調用Vector.ByCoordinates 節點設置為（0,0,1）；如此在模型中則實現了反濾層泄水管的截面垂直于河道曲線點位處的切向量。通過節點工具歐幾里得坐標的設置解決了每個構件（反濾層泄水管族文件）與曲線的角度關系問題。

反濾層泄水管點位布置見圖4。

圖4 反濾層泄水管點位布置

鑒于該河道整治項目的反濾層泄水管的橫截面擁有10 度的傾斜角，可以創建反濾層泄水管的族文件，用Revit 的旋轉將傾斜角度呈現出來，其次對于反濾層泄水管高度的設置，同樣用Revit 的標高設定。

4 結語

本文主要探討了在河道整治項目中BIM 技術的應用。其次以實際的河道整治項目為例，針對河道整治項目的曲線走向、曲線轉彎半徑大、護岸的曲面結構等特點，采用了Revit+Dynamo 的參數化建模方法，建立了河道整治項目的BIM 模型，用Revit 體量工具創建了護岸壩體結構，利用Dynamo 技術完成了河道護岸樁基礎、反濾層排水管的模型布置，大大提高了建模的效率與精度，同時也為后續的施工起到了切實的指導意義。

目前水利工程的BIM 應用從設計階段、施工階段及后期運維階段均已展開，涵蓋了工程項目的全生命周期，對于BIM 技術在河道整治項目中的其他應用，如土方平衡、4D 進度模擬等，本文未做進一步陳述，后續將做更深入的研究。