BIM 技术在给排水系统中的应用与设计优化

引言

BIM 技术在给排水系统设计、施工中的应用前景广阔。将BIM 深度融合到给排水系统全生命周期管理，可提高设计质量，优化管线布置，指导精准施工，从而缩短工期、降低成本。

1 BIM 技术的特点

BIM 技术具备强大的信息集成性，能够在统一的数字模型中集成给排水系统的设计数据，从而为设计人员提供全面准确的基础数据支持。利用三维模型，设计人员可以精准查看管道与建筑物其他系统的相互关系，提前发现潜在的设计问题，优化设计方案，减少设计错误。另外，BIM 技术为项目团队提供协同作业的平台，设计人员、施工单位、运营管理人员可以共享同一模型，实现实时更新与信息交流，提高各方协作效率，避免信息孤岛现象。BIM 技术能够构建全生命周期的数字化模型，使给排水系统的设计、施工、运营、维护等阶段得以贯通，提供从设计初期到运营阶段的全过程数据支持。

2 给排水施工过程中的常见问题

第一，管理机制问题。部分给排水工程管理体系不健全，管理流程不明确，责任分工缺失，致使施工决策滞后，协调失效，进而影响施工进度与质量。并且部分管理人员责任心不强，专业素养欠缺，缺乏行业经验与管理能力，难以有效指导监督施工团队，致使管理效率低下，问题处理滞后。第二，施工阶段管线布置问题。施工阶段的管线布置工作是给排水工程施工的重点环节，其对于给排水系统的有效应用起着关键作用。不仅是由于团队或者个人对于施工图纸设计的理解存在误差，同时也存在施工人员工作经验不充分的问题，使得给排水管线的布置出现疏漏，管道布置出现错误，进而影响供给水资源的效率。同样还存在管道坡度走势的设计以及不同管径管道的间隔问题，使得管道内壁受到了更大的应力，容易使管道出现被挤压变形或者破损的情况，管网坡度的设计则是直接影响水资源的流转速率，不良的管线坡度施工，可能会使小管径管道受到大的水流压力，使得管道内部水流噪音加剧，不利于后期管线的维护工作，这都影响着给排水施工质量与安全性。

3 BIM 技术在给排水系统中的应用与设计优化策略

3.1 可视化设计

基于CAD 软件的给排水设计方式要求设计整合平面图、剖面图和立体图，根据多类图形信息复原工程图形。给排水系统具有复杂性，或部分工程工期紧，难以保证设计效果。BIM 技术有效解决上述问题，基于 BIM 技术构建给排水系统三维模型，模型可视化，直观反映设计信息，在后续操作中通过模型即可高效调取信息，避免信息在传递过程中失真的问题，提升信息的利用价值。给排水设计是一项系统性工作，要修改局部设计模型，若采用传统设计方式，与之相关的信息均要由人工更新，容易导致模型更新不及时、信息不准确，依托 BIM 技术，自动更新模型信息，生成局部修改后的最新模型。

3.2 管线避让优化

在复杂的空间环境中，给排水管线与建筑结构、电气管线、通风空调管线等众多专业管线相互交错，因此，管线避让优化成为 BIM 模型应用的重要环节。基于 BIM 模型的可视化功能，能够清晰地呈现各专业管线的空间位置关系。通过对模型进行全方位的检查与分析，确定给排水管线与其他管线可能存在冲突的区域。根据各专业管线的功能特点与重要性制定避让原则，一般而言，有压管避让无压管。如给排水管道中的给水管（有压管）应避让排水管道（无压管），因为排水管道依靠重力排水，若被有压管挤压或改变坡度，可能导致排水不畅甚至堵塞；小管道避让大管道，例如在空间紧张时，管径较小的给水管应适当调整走向，为管径较大的通风管道腾出空间；冷水管避让热水管，这是由于热水管在运行过程中会产生热胀冷缩现象，需要更大的空间来适应变形，若冷水管与之过于靠近或阻挡其伸缩空间，可能导致管道损坏。在BIM 软件中进行具体的管线避让操作时，利用软件的移动、旋转、调整标高功能，对给排水管线进行优化调整。在调整过程中，软件会实时显示管线的新位置与相关参数变化，方便设计师及时评估调整效果。并且，通过创建不同的管线避让方案视图，可以对比分析各方案对空间利用、施工难度、成本等方面的影响。如一种方案可能会使给排水管线长度增加，从而增加管材成本与水头损失，但施工难度较低；而另一种方案可能减少了管线长度，但施工过程中需要采取特殊的施工工艺或增加了与其他专业的协调工作量。通过综合比较，选择最优的管线避让方案，以实现给排水系统性能的优化。

3.3 给排水设备布置优化与节点深化设计

通过BIM 可精准模拟设备的三维尺寸和空间干涉，优化设备布局，合理利用机房空间。针对水泵、水箱等重要设备，还可依托BIM 平台进行周边管线的综合排布，模拟检修操作空间，优化设备安装与维护条件。给排水管道节点通常涉及多专业交叉、多管线汇集，设计难度大，而 BIM 的碰撞检查、净高分析等功能可直观揭示节点处的空间冲突，优化支吊架布置，指导综合管线排布，大幅提高节点深化设计的质量和效率。BIM 的节点参数化设计还可实现管件族的智能匹配和自动拼装，快速生成复杂节点模型，减少了反复建模修改的低效操作，为施工提供了准确的加工拆件文件。

3.4 加强全生命周期运维管理

（1）运维设施维护管理。设计师建立的 BIM 模型，能够帮助运维团队清楚掌握给排水系统中管道走向、设备配置，以及具体的连接形式，既高效推动了日常巡检工作，也可以及时找出并处理各种问题，以免信息沟通不畅造成巨大的损失。（2）设备应急管理。在给排水工程长期运营中，BIM 模型通过迅速生成应急响应计划，能够指导现场人员妥善应对，减弱紧急情况的严重性。同时，还可以模拟各种情境下应急响应过程的技术，运维团队可以利