基于BIM技術的市政給排水管線設計分析

申百合

（深圳市利源水務設計咨詢有限公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

在城市進步與工業發展中，給排水工程成為不可或缺的項目，它是市政工程的核心部分之一。但是，通過對目前給排水管線設計現狀進行分析可知，其中還存在著一定的不足，亟待改進。在這樣的背景下，BIM 技術應運而生，本文針對BIM技術在市政給排水管線設計中的應用進行研究，以切實優化管線設計方案，努力提高管線運行效率。

2 BIM概述

BIM 技術即建筑信息模型，借助數字仿真技術對建筑信息進行模擬，同時為工程設計、施工及管理提供服務的技術。該技術基于項目具體數據信息采用相關軟件進行三維建模，利用模型的可視化、碰撞檢測等功能進行設計方案的優化與檢測，并且可以模擬項目的自然環境、地質條件等。將BIM 技術運用至市政工程給排水管線設計過程中，有助于不同專業的設計者共同優化設計方案，促使管線工程量更加精準，減少與項目實際情況的差異，從而減少設計變更，縮短工期。

3 市政給排水管線設計現狀

通過探討市政給排水管線設計得知，目前的設計方案存在一些瑕疵，有待優化，主要表現在：一些雨水管布局難以滿足雨季雨水排放需求，造成路面出現嚴重積水；在給排水管線設置期間，與其他管線發生沖突，影響了其他管線的正常運行；一些給排水管線因長時間沒有進行維修與更換，造成滲漏等問題[1]。并且一些大型項目施工中，設計者沒有借助BIM 技術進行設計，造成建設期間發生較多問題，除了影響項目進度，還增加了項目成本，并且會影響國民經濟建設。所以在給水管線設置中，設計者應關注BIM 技術，掌握技術的特點及利用方式，由此分析設計期間出現的問題，避免設計變更，也可以為施工人員提供指導。

4 BIM技術在給排水管線設計中的作用

在給排水管線設計期間合理應用BIM 技術，可以有效縮短工期，切實提高工程效益，實現建筑信息共享，在設計、施工、運管等環節的各方人員可利用BIM 技術進行協同合作，提高工作效率，甚至達到節省資源的目的。另外，在管線規劃階段利用BIM 技術進行管線設計，可以通過建立管線三維模型顯示管線的布置情況，準確推算管材用量，便于與周圍待規劃項目進行綜合規劃，避免沖突。具體有如下作用，即可視化和協同性、準確計算管線工程量，使設計更加合理、便于查閱管線信息，建立管線三維模型，管線碰撞分析，管線設置出圖等。

4.1 可視化和協同性

在市政給排水管線設計過程中，通過BIM 技術的合理應用可以優化設計流程，使設計成果更為直觀地表現出來。傳統的給排水管線設計圖是平面圖，針對部分面積不大的區域，此種設計方式可以為相關人員提供一定的指導。但對于規模較大的市政給排水管線工程項目而言，管線分布較為復雜，平面圖所含內容較多，施工人員根據平面圖進行施工作業可能會發生紕漏，項目投入使用后，會給人們的生活造成較大影響。同二維設計方式相比，在給排水管線設計過程中科學應用BIM 技術，可通過其可視化及協同性等優勢確保管線計算更為合理。另外，管線設計需要結合人們的用水需要進行，由于居民在不同時段的用水需求有所差異，設計者要結合實況調整設計參數，提高了圖紙更改難度。而在管線設計中運用BIM技術可以建立三維模型，設計者可以更為直觀地看到管線分布狀況，由此結合實況調整管線排布方式，也可以減少相關人員的工作量，提升工效[2]。

具體來講，能夠實現以下作用：

1）設計者能夠根據工程報表中的相關數據信息（如管道長度），對給排水管道進行科學分類與工程量預算；

2）設計者能夠通過管線數據建立科學的虛擬模型，同時基于反復模擬運行，找出今后可能發生的問題，并且給出科學的預防舉措；

3）設計者能更好地通過管線運行數據開展管線間的碰撞檢查，同時針對問題科學調整設計參數，提高設計方案的合理性。

4.2 準確計算管線工程量

目前，給排水工程規模不斷增加，管線布局也更加復雜，數量更多，對設計者提出了新的要求。為了更好地提升工程效益，需要落實好工程量計算，提升計算精準度，便于更好地開展成本管控。利用BIM 技術，除了可以建立建筑模型，還可以改進管線分類，有助于匯總管道材料數量，從而編制更為合理的報價表，提升造價的精準性，也可以更為合理地評估工程收益狀況。與傳統造價計算過程進行對比，應用BIM 技術可以提升造價計算的精度，減少工作人員的工作量。不僅如此，設計者運用BIM 建立虛擬的模型可以切實分析設計中存在的問題，針對可能發生的問題實施預防舉措。

4.3 使設計更加合理，便于查閱管線信息

設計者能通過管線數據，建立精確的虛擬模型，便于對管線運行中容易出現的問題采取有效措施進行科學預防，提高管線的運行質量及使用壽命。另外，BIM 技術的應用有助于實時觀測管線運行數據，確保管線運行更可靠。在管線設計期間，因設計流速不一樣，可通過BIM 技術根據實際工況合理優化設計方案，確保設計方案的可行性[3]，減少設計變更。

4.4 建立管線三維模型

通過應用BIM 技術，可以幫助設計者建立更為完善的三維模型，并模擬管線運行時期的工況，便于設計者根據節點水流量，落實節點設計，同時利用BIM 技術的可視化特征，掌握管線節點內部結構。若管線節點運行速率不佳，可及時改進節點設置方案，避免設計變更。在給排水管線設計過程中，運用BIM 建立項目模型，還可以便于設計者直觀地分析管線布局。

4.5 管線碰撞分析

BIM 軟件具備一個顯著的特點，即能通過管線碰撞檢查，使管線布局科學合理，這也是該項技術的重要功能。在有效進行碰撞實驗之后，可以形成相應報告，據此能找到設計中不科學的地方，適當進行調整，在修改布局方案之后，可充分使用有效空間，展開后續研究。碰撞檢查也能有效檢測管線遺漏情況，確保管道質量[4]。

4.6 管線設置出圖

因該技術具備較好的出圖功能，同時把管道相關數據有效錄入系統中，致使管線設計方案更加科學。管線設計者可充分掌握技術特征，結合實際工作經驗，持續優化設計理念，確保方案更加科學。此外，在設計管線附近構筑物時，也可使用該技術。因構筑物結構較為復雜，若安裝不合理，會影響管線建設質量。因此，相關人員可以通過該技術建立構筑物虛擬模型，與管線進行協同設計，確保構筑物建設效果。另外，在過去的給排水設計中常用二維出圖，會受到一些限制，而有效應用BIM 技術，能將節點出圖與二維出圖有機融合，達到圖紙和模型的聯動，保障圖紙質量與管線設計良好效果。

總而言之，在管線設計出圖環節有效利用該技術，使設計圖更加詳細，具有較大的應用意義。

5 基于BIM技術的市政給排水管線設計

5.1 應用軟件

5.1.1 ABD

ABD 是一種三維模型創建工具，涉及建模與碰撞檢測等設置流程。使用ABD 建立的設計平臺，包含諸多專業運用程序，能夠設計與檢測比較獨特的檢查井、泵站等結構與設施，并且繪制二維方案圖。

5.1.2 SUE

SUE 是一種地下設施模型構建工具，涉及較多的模塊內容。在給排水管線設計期間，可借助勘測數據、GIS 數據等信息源，在SUE 中智能構建三維模型。

借助SUE 開展管網模型設置時，可以選擇使用多種方法，如數據導入法、逐一設計法[2]。這些方法的適用情形與條件存在差異，具體見表1。

表1 設計方式比較

5.2 設計流程

采用BIM 技術進行給排水管線設計旨在達到三維協同設計?？傮w設計流程為：結合設計要求，逐漸豐富族庫；三維建模；三維可視化展示；開展模型碰撞檢查；使用管線模型數據繪制平面圖。建模流程如圖1 所示。

圖1 給排水管線設計BIM建模流程

6 結語

總之，在給排水管線設計期間，BIM 軟件技術的應用優勢突出。借助該項技術建立給排水管道模型，不僅能隨時隨地查閱有關信息，使管線工程量更加精準，妥善解決傳統設計中出現的問題，還有助于設計者加快工程設計進度，切實保障設計質量。另外，還能達到設計圖與模型的聯動，確保出圖質量。整體而言，該技術在管線設計中的運用有助于促進給排水項目的進一步發展。