BIM技術在污水處理廠設計中的應用

楊凱祥

青島市市政工程設計研究院有限責任公司 山東青島 266100

在現(xiàn)今城市發(fā)展當中，市政污水工程具有十分重要的作用，將直接對城市的正常運轉產(chǎn)生影響，且在環(huán)境保護方面也具有積極的意義。在實際工程建設中，需要能夠做好BIM技術的結合性應用，并在工程建設中充分發(fā)揮作用的情況下，保證污水處理工程的高質量建設。

1 BIM技術在污水處理廠設計中的優(yōu)勢

1.1 協(xié)同設計，減少管線碰撞

由于污水處理廠設計覆蓋工藝、結構、建筑、給排水、暖通、電氣等多個專業(yè)，在傳統(tǒng)二維設計過程中，往往由于各專業(yè)之間的溝通不到位，而出現(xiàn)各專業(yè)之間的碰撞問題，例如管道與梁和柱之間的碰撞，而利用BIM技術能夠在設計階段對各專業(yè)的碰撞問題及時協(xié)調(diào)解決。利用Revit軟件工作集模式，可以做到多專業(yè)協(xié)同設計。在工作集中不同設計人員對圖元構件有獨立權限，此功能可以保證自己的工作內(nèi)容不被任意修改，同時當不同專業(yè)發(fā)生碰撞時，及時通知圖元所有者，能有效的消除碰撞點，同時解決錯、漏、碰、缺等問題，解決了二維圖紙溝通不當造成的返工、工程浪費，以此提高設計效率[1]。

1.2 精確算量，減少成本浪費

污水處理廠單體繁多，工藝復雜，工程所需管道管件、設備多種多樣。然而，傳統(tǒng)二維設計需要技經(jīng)專業(yè)人員統(tǒng)計核算工程量，內(nèi)容繁瑣且不能保證計算準確。利用BIM模型可以自動精準快速地生成工藝設備及管道附件的工程量，當方案變更時，材料表中的數(shù)量會隨模型的變化自動更新，為材料的采購、預制下料等提供更加直觀的數(shù)據(jù)顯示，使得材料供應更加方便。同時還能夠有效的輔助人工管控、材料節(jié)約，預制加工人員相對固定、材料集中管理，能夠輔助精確進行成本預測分析和成本糾差、實施成本控制，真正做到“多、快、好、省”。

1.3 可視化交底，保證施工質量

污水廠設計精度高，對各構筑物的功能尺寸設計要求高，通過BIM和虛擬現(xiàn)實（VR）技術將線條型的圖紙轉變?yōu)榱Ⅲw的三維模型展現(xiàn)在人們的面前，解決了二維圖紙和三維現(xiàn)實的脫節(jié)問題；對于復雜節(jié)點，借助施工工序模擬、設備安裝模擬動畫和BIM模型向現(xiàn)場施工人員可視化交底，與施工人員及時溝通施工難點和要點，提高了互動性和反饋性，確保按圖施工、規(guī)范施工，保證施工質量。

1.4 數(shù)據(jù)共享，利于施工管理

基于BIM技術的信息化、智能化管理，在施工過程中可以做到信息共享，幫助工程師更加有效的實時了解工程進度。同時，在工廠化預制加工和現(xiàn)場安裝的過程中，通過BIM技術的運用對預制加工廠集中化進行文明施工與安全管理，使得安裝工序更加程序化、標準化，真正做到工程施工可視化智能管理。再者，基于BIM進行施工現(xiàn)場管理，借助模型，輔助完成現(xiàn)場平面布置的整體規(guī)劃，包括：用地規(guī)模及范圍、門衛(wèi)設置、現(xiàn)場機械布置、臨時設施布置、材料運輸管理等[2]。

2 國內(nèi)外BIM技術發(fā)展現(xiàn)狀

上世紀70年代Eastman教授首先提出BIM概念，但普遍認為西方發(fā)達國家對BIM的研究與實踐是從2003年開始，目前很多建設工程項目已采用BIM技術。國外學者從起初研究BIM的實施及信息表達、交付等問題，到2011-2013年逐漸將可視化、仿真模擬及優(yōu)化設計等問題作為重點研究，同時BIM的工程項目管理、施工管理也是研究的焦點。與西方發(fā)達國家相比，我國BIM應用雖然起步相對較晚，但從2011年5月住建部2011年5月頒布的《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》以來，國內(nèi)BIM關注度井噴式上漲。2013至2017年我國出臺的BIM相關政策，分析發(fā)現(xiàn)BIM已經(jīng)由最初的推廣示范發(fā)展到與裝配式建筑、互聯(lián)網(wǎng)、集成化管理等融合。近幾年隨著信息技術的普及，國內(nèi)外學者研究的側重點轉移到了BIM與GIS、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等方面，這也是目前值得研究的方向。

3 污水廠BIM研究現(xiàn)狀

BIM作為一項新興的技術和理念，起初只應用于建筑等相關行業(yè)，在市政領域的應用還相對滯后。目前的BIM研究主要集中于建筑和計算機相關行業(yè)，所占比例分別達到50.09%和29.12%，在市政等領域的研究較少。由于BIM技術產(chǎn)生的時間不長，涉及內(nèi)容和方法又非常廣泛，有必要充分了解近年來BIM在市政污水廠中的應用研究熱點及演進趨勢。將BIM理念應用到污水廠設計中，并采用Revit軟件利用鏈接和工作集兩種模式進行協(xié)同設計探索，取得了一定效果。從使用者的角度分析參數(shù)化程序設計語言（GDL）的優(yōu)勢，論述了ArchiCAD軟件用戶二次開發(fā)的重要性，BIM技術是未來設計技術的主流方向。采用ArchiCAD軟件對污水處理廠建模，可以減少管道碰撞等問題。BIM技術可以直觀體現(xiàn)精細化設計原則，解決施工中可能存在的問題，并提出BIM技術運用過程中需要注重設計規(guī)則的制定、協(xié)同模式及模型庫構建?；陧椖繉嵺`總結了污水廠設計中各工流程的內(nèi)容和軟件選擇，同時研究協(xié)同設計中的工作模式。采用ArchiCAD軟件完成污水處理廠項目的設計、建模、出圖及動畫等工作。利用BIM可視化的特點，模擬地下污水廠的施工工藝，對施工人員進行安全交底。總體而言，污水廠BIM的研究主要在設計應用中，并且研究機構大多為國內(nèi)大型設計院，研究方向集中在項目樣板、參數(shù)化族庫、協(xié)同設計方式、碰撞檢查、施工進度模擬、工程量統(tǒng)計及施工圖出圖等方面，其中建模軟件以Revit為主流，碰撞檢查軟件一般選用Navisworks，模型整合軟件選擇Infraworks，管線繪制采用鴻業(yè)管立得等。

4 結語

水是人們賴以生存的基礎資源，隨著社會的發(fā)展和工業(yè)化進程的加快，人們對水資源的需求越來越大，導致可使用的水資源越來越少。與此同時，生產(chǎn)生活過程中產(chǎn)生的污水越來越多，如果不對城市污水進行妥善處理，不僅會對城市的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生巨大影響，還會對自然環(huán)境造成嚴重的破壞。工業(yè)廢水蘊含大量有毒有害物質，如果不能將其進行有效處理，將會對水環(huán)境帶來不可逆轉的破壞。當前，淡水資源日趨緊張，如何做好污水處理和循環(huán)使用，提高水資源的利用效率是社會發(fā)展面臨的現(xiàn)實問題，做好污水處理工作，其重要性不言而喻。