BIM技术在污水处理厂设计中的应用

杨凯祥

青岛市市政工程设计研究院有限责任公司 山东青岛 266100

在现今城市发展当中，市政污水工程具有十分重要的作用，将直接对城市的正常运转产生影响，且在环境保护方面也具有积极的意义。在实际工程建设中，需要能够做好BIM技术的结合性应用，并在工程建设中充分发挥作用的情况下，保证污水处理工程的高质量建设。

1 BIM技术在污水处理厂设计中的优势

1.1 协同设计，减少管线碰撞

由于污水处理厂设计覆盖工艺、结构、建筑、给排水、暖通、电气等多个专业，在传统二维设计过程中，往往由于各专业之间的沟通不到位，而出现各专业之间的碰撞问题，例如管道与梁和柱之间的碰撞，而利用BIM技术能够在设计阶段对各专业的碰撞问题及时协调解决。利用Revit软件工作集模式，可以做到多专业协同设计。在工作集中不同设计人员对图元构件有独立权限，此功能可以保证自己的工作内容不被任意修改，同时当不同专业发生碰撞时，及时通知图元所有者，能有效的消除碰撞点，同时解决错、漏、碰、缺等问题，解决了二维图纸沟通不当造成的返工、工程浪费，以此提高设计效率[1]。

1.2 精确算量，减少成本浪费

污水处理厂单体繁多，工艺复杂，工程所需管道管件、设备多种多样。然而，传统二维设计需要技经专业人员统计核算工程量，内容繁琐且不能保证计算准确。利用BIM模型可以自动精准快速地生成工艺设备及管道附件的工程量，当方案变更时，材料表中的数量会随模型的变化自动更新，为材料的采购、预制下料等提供更加直观的数据显示，使得材料供应更加方便。同时还能够有效的辅助人工管控、材料节约，预制加工人员相对固定、材料集中管理，能够辅助精确进行成本预测分析和成本纠差、实施成本控制，真正做到“多、快、好、省”。

1.3 可视化交底，保证施工质量

污水厂设计精度高，对各构筑物的功能尺寸设计要求高，通过BIM和虚拟现实（VR）技术将线条型的图纸转变为立体的三维模型展现在人们的面前，解决了二维图纸和三维现实的脱节问题；对于复杂节点，借助施工工序模拟、设备安装模拟动画和BIM模型向现场施工人员可视化交底，与施工人员及时沟通施工难点和要点，提高了互动性和反馈性，确保按图施工、规范施工，保证施工质量。

1.4 数据共享，利于施工管理

基于BIM技术的信息化、智能化管理，在施工过程中可以做到信息共享，帮助工程师更加有效的实时了解工程进度。同时，在工厂化预制加工和现场安装的过程中，通过BIM技术的运用对预制加工厂集中化进行文明施工与安全管理，使得安装工序更加程序化、标准化，真正做到工程施工可视化智能管理。再者，基于BIM进行施工现场管理，借助模型，辅助完成现场平面布置的整体规划，包括：用地规模及范围、门卫设置、现场机械布置、临时设施布置、材料运输管理等[2]。

2 国内外BIM技术发展现状

上世纪70年代Eastman教授首先提出BIM概念，但普遍认为西方发达国家对BIM的研究与实践是从2003年开始，目前很多建设工程项目已采用BIM技术。国外学者从起初研究BIM的实施及信息表达、交付等问题，到2011-2013年逐渐将可视化、仿真模拟及优化设计等问题作为重点研究，同时BIM的工程项目管理、施工管理也是研究的焦点。与西方发达国家相比，我国BIM应用虽然起步相对较晚，但从2011年5月住建部2011年5月颁布的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》以来，国内BIM关注度井喷式上涨。2013至2017年我国出台的BIM相关政策，分析发现BIM已经由最初的推广示范发展到与装配式建筑、互联网、集成化管理等融合。近几年随着信息技术的普及，国内外学者研究的侧重点转移到了BIM与GIS、物联网、大数据等方面，这也是目前值得研究的方向。

3 污水厂BIM研究现状

BIM作为一项新兴的技术和理念，起初只应用于建筑等相关行业，在市政领域的应用还相对滞后。目前的BIM研究主要集中于建筑和计算机相关行业，所占比例分别达到50.09%和29.12%，在市政等领域的研究较少。由于BIM技术产生的时间不长，涉及内容和方法又非常广泛，有必要充分了解近年来BIM在市政污水厂中的应用研究热点及演进趋势。将BIM理念应用到污水厂设计中，并采用Revit软件利用链接和工作集两种模式进行协同设计探索，取得了一定效果。从使用者的角度分析参数化程序设计语言（GDL）的优势，论述了ArchiCAD软件用户二次开发的重要性，BIM技术是未来设计技术的主流方向。采用ArchiCAD软件对污水处理厂建模，可以减少管道碰撞等问题。BIM技术可以直观体现精细化设计原则，解决施工中可能存在的问题，并提出BIM技术运用过程中需要注重设计规则的制定、协同模式及模型库构建。基于项目实践总结了污水厂设计中各工流程的内容和软件选择，同时研究协同设计中的工作模式。采用ArchiCAD软件完成污水处理厂项目的设计、建模、出图及动画等工作。利用BIM可视化的特点，模拟地下污水厂的施工工艺，对施工人员进行安全交底。总体而言，污水厂BIM的研究主要在设计应用中，并且研究机构大多为国内大型设计院，研究方向集中在项目样板、参数化族库、协同设计方式、碰撞检查、施工进度模拟、工程量统计及施工图出图等方面，其中建模软件以Revit为主流，碰撞检查软件一般选用Navisworks，模型整合软件选择Infraworks，管线绘制采用鸿业管立得等。

4 结语

水是人们赖以生存的基础资源，随着社会的发展和工业化进程的加快，人们对水资源的需求越来越大，导致可使用的水资源越来越少。与此同时，生产生活过程中产生的污水越来越多，如果不对城市污水进行妥善处理，不仅会对城市的生产、生活产生巨大影响，还会对自然环境造成严重的破坏。工业废水蕴含大量有毒有害物质，如果不能将其进行有效处理，将会对水环境带来不可逆转的破坏。当前，淡水资源日趋紧张，如何做好污水处理和循环使用，提高水资源的利用效率是社会发展面临的现实问题，做好污水处理工作，其重要性不言而喻。