浅谈BIM 在污水处理工程中的应用

贾文颖

（西安思源学院城市建设学院，陕西西安 710038）

1 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础建立模型，模拟建筑物的真实情况，从而应用于建筑的全生命周期。其特点是具有可视化、可协调性、模拟性、可优化性和可出图等功能，优势是以最少的成本、最高效的方式得到最好的建筑。在信息化和大数据的时代背景下，BIM 的应用将会越来越广泛。

“十四五”时期，我国生态环境建设要实现减污降碳协同增效、经济社会发展全面绿色转型的目标。而我国水资源较为紧张，水体污染已经成为制约经济社会绿色发展的重要因素，污水处理行业将会持续快速发展。在污水处理工程中，引入BIM 已不是一项崭新的技术，但是它的优势日渐凸显，不仅体现在与一般建筑工程一样的规划、设计、施工阶段，更体现在污水处理项目的运维和后续阶段。本文对BIM 在污水处理工程中的应用现状进行综述，分析其存在的问题，展望推广应用的前景。

2 BIM 在污水处理工程不同阶段的运用

BIM 在污水处理工程中的运用，主要体现在设计阶段、施工阶段、运维阶段以及部分工程的提标改造阶段，基本可以实现对项目全生命周期的应用与把控。

2.1 BIM 在污水处理工程设计阶段的应用

BIM 应用于工程建筑最开始就是在设计阶段。一般污水处理厂工艺流程复杂，构筑物和管线繁多，BIM 以其优势弥补了污水处理工程设计的复杂性，但实际应用方式、深度各不相同。

姜天凌等［1］针对水处理设计行业探索了一种基于ArchiCAD 软件的二次开发路径，进行了GDL 参数化图库编程及参数化构筑物API 开发，可以大大提高建模效率。在地下式污水处理厂的设计中更能体现BIM 的优势，所以应用较多。在遵义市红花岗区虾子河污水处理及再生水回用工程中，设计者基于Revit 软件创建了污水处理工程中特有的参数化族库、参数化工艺单体，也进行了碰撞检查、三维可视化浏览、出图、工程量统计等［2］。兰州市七里河安宁地埋式污水处理厂在改扩建建设过程中，应用BIM三维场布技术，对施工现场进行了三维规划、动态漫游等，在策划阶段即感受到了后续的实体效果，在Revit 模型里，机电、土建专业各自将Navisworks 软件导入其中并整合，进行碰撞检查，生成相应的碰撞报告以及优化解决方案［3］。地下污水处理厂也有基于Bentley 系列软件的BIM 设计应用，如位于陕西省西安市沣河生态景观带东岸的国际社区东岸污水处理厂［4］，也有非地埋式污水处理厂采用BIM 技术的案例，如武汉市某远城区污水处理厂［5］。

2.2 BIM 在污水处理工程施工阶段的应用

BIM 应用于施工阶段主要体现在快速识图、质量控制、成本控制等方面，可以在保证施工质量的前提下使工程建设更加经济、高效。BIM5D 模型可以为施工提供准确的进度模拟，同时可以精确化管理物质消耗和成本核算，从而提高项目的管理质量和决策效率。

在虹桥污水处理厂项目的实施阶段，通过BIM模型进行孔洞预留预埋、进度/工序模拟、工程量统计、支吊架优化设计等，使项目图纸变更数量相比传统项目减少约30%，项目施工进度相比传统水厂项目缩短约2 个月，可见BIM 的经济效益和社会效益之大［6］。在广州西朗全地埋污水处理厂的施工中应用BIM 技术，不仅实现了建筑、结构、设备等专业且多单位的协同作业，场布合理紧凑、廊道空间优化整合、施工方案模拟对比等以往BIM 应用的各种优势，而且扩展实现了BIM＋新技术的融合应用，如“BIM＋二维码”“BIM＋无人机”“BIM＋3D 打印”等［7］。在佛山地埋式污水处理厂施工中，也应用到了上述技术［8］。可见在BIM 技术的带动下，污水处理行业正在发生着巨大变化。BIM 技术不仅为施工过程提供指导，也为下一步的污水处理厂智慧运营管理提供载体和基本的信息参数。

2.3 BIM 在污水处理工程运维阶段的应用

运维阶段就是项目投入使用的阶段，在建筑生命周期中持续时间最长。在污水处理厂的运营阶段中，设施运营和维护方面的成本不容小觑。通过建立基于BIM 的运维管理系统，业主和运营商可以大大降低缺乏操作性而导致的成本损失。目前，与物联网结合的BIM 运营维护管理平台对公共建筑的全生命周期管理起到了重要作用，推进了智慧水务和智慧城市建设。该平台是将RFID 技术与BIM 技术相结合，涵括工艺检测、人工监测、物品监控及后台数据管理等。

上海某污水处理厂以BIM 技术为可视化基础，以Unity3D 软件为开发平台，开发了污水厂调试可视化仿真系统，能够直观地帮助作业人员明确调试工作内容和流程，提高了调试工作的效率和安全性，这也是在运营初期的BIM 应用的延伸和拓展［9］。张锦萍［10］通过研究认为，从整体看基于BIM 技术的污水处理厂运维管理对改善运维管理效果明显，在人力成本方面可节约40.35%，在能耗方面可节约25.8%，而且可以快速解决运维中的问题，降低工作安全风险，提高运维管理的效率。

2.4 BIM 在污水处理厂提标改造工程中的应用

污水处理厂提标改造主要是提高现有污水处理的排放标准，这就要对污水处理设施进行部分重新设计，通过增加建构筑物和相关设备、管线的方式增加工艺环节，或者对部分陈旧设备进行大修和更新来提高污水处理能力，使出水达到更高标准的要求。

与常规污水处理厂信息管理平台不同的是，提标改造工程的BIM 信息管理平台为BIM 建模完成后，将模型上传至信息平台，经过轻量化处理后，就可以在低配置硬件上实现查阅浏览、工程管理等一系列功能。另外，还需要针对污水处理厂原有构筑物和管线进行建模合并上传，解决原有建构筑物、管线的保护和交叉影响等各种问题。

3 BIM 在污水处理工程中的应用现状分析

随着时代的发展，BIM 已经成为建筑业的发展趋势，在污水处理行业的应用也必将越来越广泛。目前BIM 在污水处理工程中的全面应用还比较少，尤其是一般中小型公司的BIM 应用仍处于起步状态。BIM 软件在污水处理工程中的推广仍存在一些问题，首先，由于从业者对BIM 的认识仍处于设计阶段，认为BIM 主要功能是将2D 图纸翻模成为3D 模型后给建设单位展示。直接利用BIM 进行正向设计、施工的项目还不多，对此相关单位应加强对环保工程人员的BIM 培训，邀请BIM 专业人员进行授课，加强相关人员对BIM 技术应用的认识。其次，建设各方对与BIM 配套数字化协同管理平台的需求较为迫切，但BIM 协同数字化管理平台研发技术还需进一步完善。此平台不仅应满足建设各方日常管理需求，还应与BIM 技术相结合，实现全生命周期的BIM 应用。最后，制约BIM 在污水处理工程中应用的一个主要问题是族库的缺少，在污水处理工程中会涉及一些特殊的设备和异形构筑物，需要对软件进行二次开发，对此最好能够建立一个基于整个行业的族库并共享。另外，BIM 本身是较为复杂的体系，目前污水处理行业能掌握BIM 和协同管理平台的人才少之又少，影响了BIM 在行业的应用，所以相关人员要加强对BIM 软件的学习，具备较高的软件应用能力，从而推动构建全生命周期的智能化污水处理厂模式。

4 结语

综上所述，在污水处理工程的各个阶段引入BIM 技术都非常有优势，但是在具体应用过程中仍然困难重重，需要相关人员不断地探索和研究。结合污水处理工程的特点，将BIM 技术应用于设计、施工、运维等全生命周期的各个阶段，发挥出BIM 技术的作用，可以确保污水处理工程建设的高效开展，同时可以提升污水处理运维效率和效果，具有较高的经济效益和环保效益。