BIM技術(shù)在市政管網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析摘""要：在我國(guó)，建筑信息模型（Building"Information"Modeling，BIM）技術(shù)，已經(jīng)在市政工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。在雄安新區(qū)容西片區(qū)市政管網(wǎng)項(xiàng)目中，借助BIM技術(shù)進(jìn)行給水、再生水與雨水、污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過三維建模和數(shù)據(jù)整合等策略，有效提高了設(shè)計(jì)與施工效率，同時(shí)，模型的更新也為后續(xù)的項(xiàng)目管理打下良好基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)""市政管網(wǎng)""設(shè)計(jì)應(yīng)用""雄安新區(qū)容西片區(qū)項(xiàng)目中圖分類號(hào)：TU990"Application"Analysis"of"BIM"Technology"in"Municipal"Pipe"Network"Design—Taking"the"Rongxi"Area"Project"in"Xiong'an"New"District"as"an"ExampleZHONG"XinmiaoChina"Communications"Water"Transportation"Planning"and"Design"Institute"Co.，"Ltd.，"Beijing，"100010"ChinaAbstract："In"China，"Building"Information"Modeling"（BIM）"technology"has"been"widely"used"in"the"field"of"municipal"engineering."In"the"municipal"pipeline"network"of"Rongxi"area"project"in"Xiongan"New"District，"BIM"technology"was"used"for"the"design"of"water"supply，"recycled"water，"rainwater，"and"sewage"treatment"systems."Through"strategiesnbsp;such"as"3D"modeling"and"data"integration，"the"efficiency"of"design"and"construction"was"effectively"improved."At"the"same"time，"the"update"of"the"model"also"laid"a"good"foundation"for"subsequent"project"management.Key"Words："BIM"technology;nbsp;Municipal"pipe"network;"Design"and"application;"Rongxi"area"project"in"Xiong’an"New"District市政工程中，BIM技術(shù)的引入為市政管網(wǎng)工程帶來了前所未有的轉(zhuǎn)變，這種技術(shù)不僅支持三維可視化，還集成了時(shí)間管理（4D）、成本管理（5D）、項(xiàng)目生命周期管理等多維信息，使得項(xiàng)目管理者能夠在整個(gè)工程生命周期中實(shí)現(xiàn)信息的高效流通與利用。雄安新區(qū)作為中國(guó)新區(qū)建設(shè)的標(biāo)桿，其容西片區(qū)的市政管網(wǎng)設(shè)計(jì)通過實(shí)施BIM，在設(shè)計(jì)階段就預(yù)見潛在的設(shè)計(jì)沖突和材料需求，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，減少工程變更和返工，顯著提升工程建設(shè)的精確性與效率。1""項(xiàng)目概述雄安新區(qū)容西片區(qū)覆蓋7.8"km2，地理位置優(yōu)越，緊鄰太行山與大興機(jī)場(chǎng)，旨在打造一個(gè)綜合性的宜居宜業(yè)城市環(huán)境。作為進(jìn)入新區(qū)的主要通道，容西片區(qū)的市政管網(wǎng)設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，涉及給水、排水、再生水以及雨水處理等多個(gè)方面，BIM技術(shù)使得從地下水動(dòng)態(tài)、土壤結(jié)構(gòu)到復(fù)雜的管網(wǎng)系統(tǒng)布局等所有關(guān)鍵信息都能在項(xiàng)目的每個(gè)階段被準(zhǔn)確捕捉和應(yīng)用，極大地降低了設(shè)計(jì)更改的頻率和建設(shè)成本。2"""BIM技術(shù)在市政管網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用2.1""給水工程設(shè)計(jì)BIM技術(shù)在水需求量計(jì)算與管網(wǎng)模擬方面有著顯著優(yōu)勢(shì)，根據(jù)容西片區(qū)的居住人口預(yù)計(jì)，區(qū)域日平均用水量設(shè)計(jì)指標(biāo)按照每人150"L來計(jì)算，總?cè)丝陬A(yù)計(jì)3萬人，因此整個(gè)片區(qū)的日均用水量大約為4"500"m3。借助BIM工具，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了管網(wǎng)系統(tǒng)的詳細(xì)模擬，包括主管道和支管的直徑、材質(zhì)選擇及布置位置。如主供水管采用了DN600"mm的球墨鑄鐵管，有著較高的耐腐蝕性能和機(jī)械強(qiáng)度。BIM模型還整合了地形與地質(zhì)數(shù)據(jù)來優(yōu)化管道布局。容西片區(qū)地勢(shì)西高東低，設(shè)計(jì)中采用了自然坡度來助力水流，減少泵站的使用，從而降低能源消耗和運(yùn)營(yíng)成本[1]。所有的管道坡度和高程都通過BIM軟件進(jìn)行精確計(jì)算和三維可視化，確保整個(gè)系統(tǒng)的水力坡度滿足最小0.005的設(shè)計(jì)要求，有效避免管網(wǎng)中的水流淤積和壓力過大問題；閥門和接口設(shè)計(jì)也是給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。利用BIM技術(shù)，每一個(gè)閥門和管道連接都被精確地定位并進(jìn)行了應(yīng)力分析。閥門井的布置每隔約500"m設(shè)置一處，以便于日后的檢修和操作。所有的閥門均采用帶遙控功能的電動(dòng)閥，可以通過中央控制室遠(yuǎn)程操作，大大提升了管網(wǎng)的智能化水平。在水質(zhì)安全方面，BIM技術(shù)的引入，在設(shè)計(jì)階段就能夠進(jìn)行水質(zhì)模擬，預(yù)測(cè)可能的水質(zhì)問題并提前進(jìn)行調(diào)整。通過模擬不同季節(jié)和不同時(shí)間的水質(zhì)變化，確保設(shè)計(jì)中包括足夠的水質(zhì)處理設(shè)施，如加氯設(shè)備和沉淀池，確保供水安全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2.2""再生水與雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)雄安新區(qū)容西片區(qū)的再生水系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了先進(jìn)的BIM技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成和系統(tǒng)分析。具體到系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)，再生水管網(wǎng)按照每天最大處理能力設(shè)定為6"500"m3，覆蓋區(qū)域包括公共綠地灌溉和市區(qū)道路清潔，這些應(yīng)用減少了對(duì)原水資源的依賴，每年可節(jié)約約200萬"m3的新鮮水資源。再生水的主管道采用DN300"mm管徑，管材選擇為耐腐蝕的HDPE管，以應(yīng)對(duì)再生水中可能含有的化學(xué)物質(zhì)；雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了BIM技術(shù)與虛擬仿真技術(shù)結(jié)合的方式。通過綜合仿真，設(shè)計(jì)師模擬了不同的降雨場(chǎng)景，評(píng)估了不同系統(tǒng)配置下的水流動(dòng)態(tài)和積水概率，從而選擇最優(yōu)的雨水收集與排放方案。這種技術(shù)的應(yīng)用不僅優(yōu)化了雨水收集管網(wǎng)的布局和直徑，還增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)極端氣候事件的響應(yīng)能力。設(shè)計(jì)中集成了高效的水流控制和儲(chǔ)存設(shè)施，確保雨水在需要時(shí)可被重新利用于城市綠化和道路清潔，顯著減少了城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)。此外，通過對(duì)雨水質(zhì)量和流速的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)整操作參數(shù)，進(jìn)一步提升了雨水管理系統(tǒng)的智能化和適應(yīng)性[2]；再生水與雨水系統(tǒng)的聯(lián)合應(yīng)用設(shè)計(jì)也被納入BIM模型中，通過設(shè)置在公共區(qū)域的集水坑和生態(tài)凈化區(qū)，有效整合了兩套系統(tǒng)的功能，既提高了再生水的利用率，也優(yōu)化了雨水的管理。2.3""污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于區(qū)域預(yù)計(jì)的人口密度，即未來居住人口約為30"000人，按照人均污水產(chǎn)生量計(jì)算，平均每人每日產(chǎn)生約200"L污水。因此整個(gè)區(qū)域每日產(chǎn)生的污水總量約為6"000"m3。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的處理能力需達(dá)到日最高處理量的1.5倍，即9"000""m3，以應(yīng)對(duì)可能的高峰期流量；BIM技術(shù)的三維模擬功能為污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了有力的支持，確保了管網(wǎng)中每一段管道的精確定位。通過這種高級(jí)模擬，設(shè)計(jì)師不僅能夠確定管道的最佳布局，還能夠詳細(xì)展現(xiàn)整個(gè)管網(wǎng)與地下已有的水電線路、通信管道及其他市政基礎(chǔ)設(shè)施的三維空間關(guān)系。這允許團(tuán)隊(duì)提前識(shí)別和解決任何潛在的空間沖突，如管道交叉或過于靠近重要結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少施工中的修改需求。例如：設(shè)計(jì)模擬揭示了主污水管道和地下電纜交匯的一個(gè)潛在沖突區(qū)，團(tuán)隊(duì)隨即調(diào)整了管道走向，避開了電纜，確保了施工安全和系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠性。此外，這種模擬還支持對(duì)管網(wǎng)中的流速和壓力分布進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而確保污水順暢流動(dòng)，避免設(shè)計(jì)上的低效率和實(shí)際操作中的堵塞。BIM模型還模擬了污水在管網(wǎng)中的流速和壓力，確保設(shè)計(jì)的管徑和坡度能夠有效傳輸污水至處理廠，同時(shí)避免管網(wǎng)中的堵塞和溢流；在污水管網(wǎng)材料的選擇上，BIM模型提供了詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持，選用了耐腐蝕、耐磨損的聚乙烯（PE）管材，管徑從DN200"mm至DN500"mm不等，根據(jù)流量大小和地下埋深進(jìn)行調(diào)整。所有的管道連接點(diǎn)、檢查井和調(diào)節(jié)井都設(shè)計(jì)有易于維護(hù)和檢修的接口，每隔500"m設(shè)置一處檢查井，以便于日后的管網(wǎng)維護(hù)和檢查[3]。2.4""模型創(chuàng)建與數(shù)據(jù)整合選擇Bentley軟件公司的OpenRoads"Designer"SUDA產(chǎn)品作為基礎(chǔ)模型創(chuàng)建的工具。此軟件的選擇基于多個(gè)因素的綜合考量。首先，OpenRoads"Designer"SUDA提供了強(qiáng)大的三維建模能力和數(shù)據(jù)處理功能，可以處理復(fù)雜的工程數(shù)據(jù)和多專業(yè)信息的集成。其次，該工具支持水動(dòng)力學(xué)模擬、土工分析以及復(fù)雜的地形和地質(zhì)條件建模，這對(duì)于精確設(shè)計(jì)市政管網(wǎng)至關(guān)重要。之后將設(shè)計(jì)導(dǎo)出的Excel導(dǎo)入OpenRoads"Designer"SUDA軟件中的模型構(gòu)建器中并選用之前創(chuàng)建好的參數(shù)化Cell檢查井及管道模型，從而完成自動(dòng)化創(chuàng)建模型，雨水檢查井模型如圖1所示，管網(wǎng)模型如圖2所示。在模型創(chuàng)建過程中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)利用OpenRoads"Designer"SUDA的高級(jí)功能進(jìn)行了詳細(xì)的工程分析[4]。例如：通過該軟件進(jìn)行地下水流和污染擴(kuò)散模擬，幫助團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了污水處理廠的位置和處理工藝。同樣，雨水管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也利用該軟件進(jìn)行了綜合模擬，包括雨水收集、滲透和排放，確保系統(tǒng)能夠有效減輕極端天氣條件下的洪水風(fēng)險(xiǎn)。2.5""模型的維護(hù)與更新BIM模型首次建立后，隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，需要定期進(jìn)行更新以反映實(shí)際建設(shè)情況和后續(xù)變更。如項(xiàng)目初期BIM模型中污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)管徑為DN500"mm，基于后續(xù)詳細(xì)的流量分析和地下條件評(píng)估，實(shí)際施工采用了DN550"mm的管徑以優(yōu)化系統(tǒng)性能。此變更通過BIM模型中的版本控制系統(tǒng)進(jìn)行了記錄和更新，確保所有相關(guān)人員訪問的都是最新的項(xiàng)目信息。模型更新的頻率和深度由一個(gè)專門的數(shù)據(jù)管理團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)，他們利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，如Microsoft"SQL"Server，存儲(chǔ)和管理模型數(shù)據(jù)。每次模型更新都伴隨詳細(xì)的日志記錄，包括更改的具體內(nèi)容、時(shí)間、操作人員等信息，以確保追溯性和透明度。例如：容西片區(qū)項(xiàng)目在施工階段，每?jī)芍苓M(jìn)行一次全面的模型更新，以反映新完成的工程量和任何設(shè)計(jì)變更[5]。例如：污水管網(wǎng)中的流速傳感器每分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，通過分析這些數(shù)據(jù)，BIM系統(tǒng)能夠預(yù)測(cè)和識(shí)別潛在的堵塞問題，及時(shí)通知維護(hù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行檢查和維修；為了確保BIM模型的長(zhǎng)期可用性和適應(yīng)性，模型中還集成了機(jī)器學(xué)習(xí)算法，這些算法能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和模型使用情況，自動(dòng)優(yōu)化模型的性能和準(zhǔn)確性。3""工程難點(diǎn)在項(xiàng)目實(shí)施階段，由于BIM技術(shù)的引入，因此面臨著技術(shù)應(yīng)用和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等方面的困難。（1）根據(jù)項(xiàng)目的技術(shù)要求文件，完成BIM3及BIM4階段的建模和交付工作需要滿足高度復(fù)雜的規(guī)范。在BIM3階段，所有建筑與市政工程的模型必須達(dá)到初步設(shè)計(jì)的深度，同時(shí)地質(zhì)勘察必須符合詳細(xì)勘察的技術(shù)要求。這不僅對(duì)建模精確度提出了嚴(yán)格要求，同時(shí)還需要確保所有專業(yè)領(lǐng)域的協(xié)調(diào)一致，信息模型的幾何和非幾何數(shù)據(jù)必須全面且精確。（2）進(jìn)入BIM4階段，工程施工信息模型成為施工許可的關(guān)鍵依據(jù)。這一階段要求模型不僅要詳盡無誤，還需要通過平臺(tái)備案，并滿足國(guó)家和行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。信息模型的交付和數(shù)據(jù)安全也是本階段的關(guān)鍵點(diǎn)，因此，必須采取有效的措施確保數(shù)據(jù)的完整性和安全性，同時(shí)保持與工程實(shí)體的精確鏈接。（3）所有模型文件和自檢報(bào)告都需要保持一致性，并在建設(shè)工程的全生命周期內(nèi)進(jìn)行持續(xù)維護(hù)和更新。這一系列高標(biāo)準(zhǔn)和復(fù)雜要求，使得項(xiàng)目的每個(gè)階段都必須進(jìn)行嚴(yán)格的管理和細(xì)致的工作，以確保最終交付的模型和數(shù)據(jù)的高質(zhì)量和應(yīng)用的準(zhǔn)確性。BIM技術(shù)在雄安新區(qū)容西片區(qū)市政管網(wǎng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的應(yīng)用體現(xiàn)了其在現(xiàn)代市政工程管理中的重要性。通過精確的模型創(chuàng)建與數(shù)據(jù)整合，BIM技術(shù)不僅優(yōu)化了設(shè)計(jì)流程，提高了施工效率，還確保了項(xiàng)目在運(yùn)營(yíng)與維護(hù)階段的高效性和可持續(xù)性。該技術(shù)使項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能夠在復(fù)雜的工程環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高度的信息集成和協(xié)作，顯著降低了風(fēng)險(xiǎn)和成本，通過實(shí)時(shí)更新和智能化的數(shù)據(jù)分析，BIM技術(shù)為市政管網(wǎng)系統(tǒng)的長(zhǎng)期管理和決策支持提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。[1]王震.市政管網(wǎng)排水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)分析[J].江西建材，2023（9）：