基于BIM技术的市政给排水管线设计分析

申百合

（深圳市利源水务设计咨询有限公司，广东 深圳 518000）

1 引言

在城市进步与工业发展中，给排水工程成为不可或缺的项目，它是市政工程的核心部分之一。但是，通过对目前给排水管线设计现状进行分析可知，其中还存在着一定的不足，亟待改进。在这样的背景下，BIM 技术应运而生，本文针对BIM技术在市政给排水管线设计中的应用进行研究，以切实优化管线设计方案，努力提高管线运行效率。

2 BIM概述

BIM 技术即建筑信息模型，借助数字仿真技术对建筑信息进行模拟，同时为工程设计、施工及管理提供服务的技术。该技术基于项目具体数据信息采用相关软件进行三维建模，利用模型的可视化、碰撞检测等功能进行设计方案的优化与检测，并且可以模拟项目的自然环境、地质条件等。将BIM 技术运用至市政工程给排水管线设计过程中，有助于不同专业的设计者共同优化设计方案，促使管线工程量更加精准，减少与项目实际情况的差异，从而减少设计变更，缩短工期。

3 市政给排水管线设计现状

通过探讨市政给排水管线设计得知，目前的设计方案存在一些瑕疵，有待优化，主要表现在：一些雨水管布局难以满足雨季雨水排放需求，造成路面出现严重积水；在给排水管线设置期间，与其他管线发生冲突，影响了其他管线的正常运行；一些给排水管线因长时间没有进行维修与更换，造成渗漏等问题[1]。并且一些大型项目施工中，设计者没有借助BIM 技术进行设计，造成建设期间发生较多问题，除了影响项目进度，还增加了项目成本，并且会影响国民经济建设。所以在给水管线设置中，设计者应关注BIM 技术，掌握技术的特点及利用方式，由此分析设计期间出现的问题，避免设计变更，也可以为施工人员提供指导。

4 BIM技术在给排水管线设计中的作用

在给排水管线设计期间合理应用BIM 技术，可以有效缩短工期，切实提高工程效益，实现建筑信息共享，在设计、施工、运管等环节的各方人员可利用BIM 技术进行协同合作，提高工作效率，甚至达到节省资源的目的。另外，在管线规划阶段利用BIM 技术进行管线设计，可以通过建立管线三维模型显示管线的布置情况，准确推算管材用量，便于与周围待规划项目进行综合规划，避免冲突。具体有如下作用，即可视化和协同性、准确计算管线工程量，使设计更加合理、便于查阅管线信息，建立管线三维模型，管线碰撞分析，管线设置出图等。

4.1 可视化和协同性

在市政给排水管线设计过程中，通过BIM 技术的合理应用可以优化设计流程，使设计成果更为直观地表现出来。传统的给排水管线设计图是平面图，针对部分面积不大的区域，此种设计方式可以为相关人员提供一定的指导。但对于规模较大的市政给排水管线工程项目而言，管线分布较为复杂，平面图所含内容较多，施工人员根据平面图进行施工作业可能会发生纰漏，项目投入使用后，会给人们的生活造成较大影响。同二维设计方式相比，在给排水管线设计过程中科学应用BIM 技术，可通过其可视化及协同性等优势确保管线计算更为合理。另外，管线设计需要结合人们的用水需要进行，由于居民在不同时段的用水需求有所差异，设计者要结合实况调整设计参数，提高了图纸更改难度。而在管线设计中运用BIM技术可以建立三维模型，设计者可以更为直观地看到管线分布状况，由此结合实况调整管线排布方式，也可以减少相关人员的工作量，提升工效[2]。

具体来讲，能够实现以下作用：

1）设计者能够根据工程报表中的相关数据信息（如管道长度），对给排水管道进行科学分类与工程量预算；

2）设计者能够通过管线数据建立科学的虚拟模型，同时基于反复模拟运行，找出今后可能发生的问题，并且给出科学的预防举措；

3）设计者能更好地通过管线运行数据开展管线间的碰撞检查，同时针对问题科学调整设计参数，提高设计方案的合理性。

4.2 准确计算管线工程量

目前，给排水工程规模不断增加，管线布局也更加复杂，数量更多，对设计者提出了新的要求。为了更好地提升工程效益，需要落实好工程量计算，提升计算精准度，便于更好地开展成本管控。利用BIM 技术，除了可以建立建筑模型，还可以改进管线分类，有助于汇总管道材料数量，从而编制更为合理的报价表，提升造价的精准性，也可以更为合理地评估工程收益状况。与传统造价计算过程进行对比，应用BIM 技术可以提升造价计算的精度，减少工作人员的工作量。不仅如此，设计者运用BIM 建立虚拟的模型可以切实分析设计中存在的问题，针对可能发生的问题实施预防举措。

4.3 使设计更加合理，便于查阅管线信息

设计者能通过管线数据，建立精确的虚拟模型，便于对管线运行中容易出现的问题采取有效措施进行科学预防，提高管线的运行质量及使用寿命。另外，BIM 技术的应用有助于实时观测管线运行数据，确保管线运行更可靠。在管线设计期间，因设计流速不一样，可通过BIM 技术根据实际工况合理优化设计方案，确保设计方案的可行性[3]，减少设计变更。

4.4 建立管线三维模型

通过应用BIM 技术，可以帮助设计者建立更为完善的三维模型，并模拟管线运行时期的工况，便于设计者根据节点水流量，落实节点设计，同时利用BIM 技术的可视化特征，掌握管线节点内部结构。若管线节点运行速率不佳，可及时改进节点设置方案，避免设计变更。在给排水管线设计过程中，运用BIM 建立项目模型，还可以便于设计者直观地分析管线布局。

4.5 管线碰撞分析

BIM 软件具备一个显著的特点，即能通过管线碰撞检查，使管线布局科学合理，这也是该项技术的重要功能。在有效进行碰撞实验之后，可以形成相应报告，据此能找到设计中不科学的地方，适当进行调整，在修改布局方案之后，可充分使用有效空间，展开后续研究。碰撞检查也能有效检测管线遗漏情况，确保管道质量[4]。

4.6 管线设置出图

因该技术具备较好的出图功能，同时把管道相关数据有效录入系统中，致使管线设计方案更加科学。管线设计者可充分掌握技术特征，结合实际工作经验，持续优化设计理念，确保方案更加科学。此外，在设计管线附近构筑物时，也可使用该技术。因构筑物结构较为复杂，若安装不合理，会影响管线建设质量。因此，相关人员可以通过该技术建立构筑物虚拟模型，与管线进行协同设计，确保构筑物建设效果。另外，在过去的给排水设计中常用二维出图，会受到一些限制，而有效应用BIM 技术，能将节点出图与二维出图有机融合，达到图纸和模型的联动，保障图纸质量与管线设计良好效果。

总而言之，在管线设计出图环节有效利用该技术，使设计图更加详细，具有较大的应用意义。

5 基于BIM技术的市政给排水管线设计

5.1 应用软件

5.1.1 ABD

ABD 是一种三维模型创建工具，涉及建模与碰撞检测等设置流程。使用ABD 建立的设计平台，包含诸多专业运用程序，能够设计与检测比较独特的检查井、泵站等结构与设施，并且绘制二维方案图。

5.1.2 SUE

SUE 是一种地下设施模型构建工具，涉及较多的模块内容。在给排水管线设计期间，可借助勘测数据、GIS 数据等信息源，在SUE 中智能构建三维模型。

借助SUE 开展管网模型设置时，可以选择使用多种方法，如数据导入法、逐一设计法[2]。这些方法的适用情形与条件存在差异，具体见表1。

表1 设计方式比较

5.2 设计流程

采用BIM 技术进行给排水管线设计旨在达到三维协同设计。总体设计流程为：结合设计要求，逐渐丰富族库；三维建模；三维可视化展示；开展模型碰撞检查；使用管线模型数据绘制平面图。建模流程如图1 所示。

图1 给排水管线设计BIM建模流程

6 结语

总之，在给排水管线设计期间，BIM 软件技术的应用优势突出。借助该项技术建立给排水管道模型，不仅能随时随地查阅有关信息，使管线工程量更加精准，妥善解决传统设计中出现的问题，还有助于设计者加快工程设计进度，切实保障设计质量。另外，还能达到设计图与模型的联动，确保出图质量。整体而言，该技术在管线设计中的运用有助于促进给排水项目的进一步发展。