基于BIM技术的市政给排水管线设计及应用研究

姜丽 (太原市市政工程设计研究院 山西 太原 030002)

0 引言

市政工程是指市政设施建设工程，城市生活配套的各种公共基础设施建设都属于市政工程范畴。在市场经济及城镇化快速发展的现阶段，市政工程越来越发挥着重要的作用。给排水工程作为发展城市及工业的基础设施之一，是市政工程的主要组成部分。然而，从当前的市政给排水管线设计上看，仍存在不足之处。

BIM技术是一种比较新型的技术，它可以包含与工作相关的所有的信息资料，具有可视化、参数化、构件关联性以及协同设计等多种优势。在市政给排水设计过程当中，运用先进的BIM技术，可以有效完善原有给排水管线设计方案，从而提升市政给排水管线的运行效率[1]。

1 市政给排水管线设计现状

通过对给排水管线设计进行分析发现，现阶段市政给排水管线设计不够优化，具体表现为：

（1）污水管是市政工程的表面工作，有的甚至暴露在地表，且水管周围存在大量污渍，严重降低污水管效果；

（2）部分雨水管设计无法满足雨季流量需求，导致路面大量积水；

（3）给排水管线片面、独立，无法平衡城市功能以满足防洪、排水的需求，也无法和周围工程和谐共处；

（4）市政给排水管线设计中，容易与其他工程管线出现一定的冲突，没有做到与这些因素相互容纳；

（5）一些给排水管线由于长期得不到合理的更换和维修，直接导致水资源渗漏出去等[2]。

2 BIM技术及其用于市政给排水管线设计中的作用

2.1 BIM技术及其特点

BIM技术，即建筑信息模型技术，是通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，并服务于建筑工程建设及管理的一种比较新型的技术。BIM技术以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，然后再通过计算机进行三维建筑模型设计，模拟其施工流程。

BIM技术主要是用来进行设计和管理的工具，具有信息完备性、可视化、协调性、优化性等六个特点[3]。具体如下：

（1）信息完备性。BIM可以包含与工作相关的所有的信息资料，并可对工程对象进行完整的工程信息描述。

（2）可视化。即BIM可将以往线条式的构件形成一种三维立体实物图形展示，且是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视。

（3）协调性。BIM可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调。

（4）优化性。BIM及与其配套的各种优化工具可对复杂项目进行优化。

（5）模拟性。即BIM可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物，从而来确定合理的施工方案来指导施工和控制成本。

（6）关联性。简单地改变BIM模型中的参数值，就能实现整个信息数据库相关信息的参数优化与更改。

2.2 BIM技术用于市政给排水管线设计中的作用

目前，BIM技术以其独有的可视化设计及协同设计等多种优势，被越来越多的引用到市政设计中。尤其将BIM技术应用到市政给排水管线的设计工作中，其所展现出的优势极为明显。具体的，对于市政设计单位而言，运用BIM技术可以有效的保障管线设计质量，提升其自身的竞争价值。对于市政给排水管线设计本身而言，在BIM技术的带领下，开展市政给排水管线设计工作，可以利用三维信息软件，使计算机自动的对建筑设施的给排水管线布置状况进行总结，精准的推算出其管材的用量大小，进而优化了施工人员的工作流程，给其后续工作的开展提供一定的便利。

3 基于BIM技术的市政给排水管线设计

3.1 应用软件

（1）ABD。ABD是建筑设计的三维信息模型创建工具，涵盖模型创建、材料统计、碰撞检测等整个设计流程。通过ABD所构建的设计平台，虽然模型的创建工具需要使用的程序极为复杂，但其集中建筑、结构、设备、电气多专业应用程序，可以对较为特殊的井、泵站进行设计及检测，并二维出图。

（2）SUE。SUE是地下公共设施模型创建工具，其所包含的模块内容也较多。在市政给排水设计中，可利用勘测信息、CAD图形、GIS数据等信息源，在SUE中自动创建三维模型，进而实现对给水、雨水、污水等三维设计及管线问题处理。

3.2 设计方式

利用SUE进行市政管网模型设计时，可以选择数据导入法、3D线转化法及逐一设计法3种方法。这三种建模方式的适用情形及使用条件各不相同，差异较大，具体方法介绍及其适用情形、适用条件分析如表1所示[4]。

3.2 设计流程

基于BIM技术的市政给排水管线设计，主要是实现给排水管线及相关构筑物的三维协同设计。三维协同设计项目目标包括：进行专业间及专业内的模型碰撞检查；完成三维可视化工程展示（动画渲染）工作；完成各类管线及构筑物三维模型建立及单体模型总装；利用雨、污、中、给四种管线模型数据生成平、剖面图；根据设计需求，逐步丰富族库等。基于BIM技术的市政给排水管线设计流程如图1所示。

表1 基于BIM技术的市政给排水管线三种设计方式对比表

图1 基于BIM技术的市政给排水管线设计流程

4 BIM技术在市政给排水管线设计中的应用

4.1 更加精确的计算管线工程量

与传统的二维统计方法相比，在市政给排水管线设计中运用合理的BIM技术，并利用其信息完备性、可视化、协调性、优化性等特点，能够保证市政给排水管线计算数据更加精确。具体而言，可以达到如下效果：

（1）管线设计人员可以结合工程报表中管道长度等相关数据，对市政给排水管道进行合理的分类及管线工程量预算；

（2）设计人员可以利用管线数据，构建合理的虚拟模型，并通过对模型的反复试验运行情况，找出未来可能出现的问题，同时提出合理的预防措施；

（3）管线设计人员可以更好的利用管线运行数据，进行各管线之间的碰撞检查，并针对问题合理调整管线的运行参数，进一步提升运行效率；

（4）设计人员可以构建更加合理的管线模型，并结合给水管线与排水管线的运行特点，不断改进设计方案，有效减少管线渗漏等现象的发生，降低维修、更换管道等状况的几率，保证市政给排水管线更加稳定的运行。

4.2 更加完整的构建管线三维模型

根据《市政工程BIM设计应用标准》可知，设计人员可通过运用BIM技术及其信息完备性、可视化、协调性、优化性等特点，结合给排水管线节点水流量，做好节点设计工作等，构建更加完整的管线三维模型，进而构建更加完整的给排水管线三维模型，提升给水系统与排水系统的整体运行效率。如，通过运用BIM技术的可视化特点，可了解管线节点内部结构，并根据具体情况，对节点设计方案进行相应的优化，以保证市政工程给排水系统更加安全、稳定、高效的运行等。

4.3 更加良好的管线设计出图

二维出图技术在以往的给排水设计中较为常用。由于BIM技术具有良好的出图功能，利用BIM技术，可以实现当前节点出图设计技术与二维出图设计技术的结合，及设计图纸与设计模型的联动，更有利于将设计完毕的方案合理打印，有效保障了图纸设计质量以及给排水管线设计的效率。总之，将BIM技术应用在市政给排水管线设计出图中，不仅促进了节点出图与二维出图技术的标准化，还提高了管线出图设计的科学合理性，具有重要的意义。

5 结语

综上所述，BIM技术在市政给排水管线设计中的应用益处显著。利用此技术，不仅可以随时随地查阅市政给排水模型构件的相关信息，提升市政给排水管线工程量的准确性，有效地、针对性地解决传统的设计工作中存在的问题，还能够帮助设计人员构建合理的给排水管线三维模型，并根据模型的反复试运行，优化项目设计的进度，使设计的质量得到保证。此外，还可以实现设计图纸与设计模型的联动，保证管线设计出图质量。总之，BIM技术在市政给排水管线设计中的应用，有利于推动我国市政给排水工程项目的发展和进步。