BIM在城市给水排水工程中的应用研究

引言

城市给水排水工程是保障城市正常运转的生命线，其建设质量与管理效率直接关系到居民生活质量与生态环境可持续性。近年来，随着新型城镇化战略的推进，城市管网系统日趋复杂，老旧管网改造与新建工程同步推进，传统依赖二维图纸的设计模式、经验驱动的施工管理以及被动式的运维方式，逐渐暴露出信息割裂、协同低效、风险管控不足等弊端，亟需通过技术革新实现升级。

一、BIM 技术基础理论

1.1 BIM 技术概述

BIM，即建筑信息模型，是一种数字化技术，以三维数字模型为载体，整合建筑工程项目全生命周期的各种相关信息。它不仅仅是一个三维模型，更像是一个信息中枢，涵盖了从项目规划、设计、施工到运营维护各个阶段的几何信息与非几何信息。几何信息直观展现建筑的形状、尺寸与空间布局，非几何信息则囊括建筑材料的性能、成本预算、施工进度安排以及设备的维护周期等关键内容。 1.2 BIM 技术的核心原理

BIM 技术的核心在于信息集成与共享。通过建立统一的三维信息数据库，各参与方能够实时获取和更新项目信息，确保信息的一致性与准确性。在这个数据库中，每个建筑构件都被赋予参数化属性，如同被设定了独特基因。以窗户构件为例，其尺寸、材质、开启方式等参数一旦确定，与之关联的窗框、玻璃等相关构件信息也会随之自动调整。

1.3 BIM 技术相关软件及功能

BIM 技术的落地离不开多样化的软件工具支持。市面上主流的 BIM 软件，如Autodesk Revit，以其强大的三维建模功能著称，能够创建精细且全面的建筑模型，涵盖建筑、结构、给排水、电气等多个专业系统，并且各专业模型之间具备良好的协同性，一处修改，相关联部分自动更新，Bentley Systems 则在基础设施领域表现卓越，擅长处理大型复杂项目，为道路、桥梁、水利等工程提供从设计到施工的全流程解决方案，ArchiCAD 软件在建筑设计创意表达方面独具优势，参数化设计功能助力设计师快速实现设计构思的可视化。

1.4 BIM 技术在建筑领域的应用现状

在建筑领域，BIM 技术正逐步从新兴概念转变为广泛应用的主流技术。在住宅建筑中，BIM 技术帮助开发商与设计师更直观地规划户型布局、优化空间利用，同时助力施工方精准把控施工进度与质量；商业建筑项目中，借助 BIM 技术的可视化与协同功能，各方能够高效沟通，提前解决设计冲突，降低成本与风险；公共建筑如体育馆、医院等，因其功能复杂、技术要求高，都能通过 BIM 模型进行有效模拟与优化。

二、BIM 在城市给水排水工程设计阶段的应用

2.1 BIM 辅助给水排水系统规划设计

针对给排水系统工程来说，在城市规划设计中能够利用 BIM 技术突破二维图纸的二维化空间，利用三维可视化模型直接呈现工程的整体概况。根据地形地貌、建筑位置等基础信息对虚拟的场景进行构建，将给水排水管道、泵站等模型参数加入模型中，精细化展示给排水系统工程与其周边环境等空间位置关系。

2.2 BIM 技术在给水排水设计中的协同设计

由于城市给水排水工程涉及到建筑、结构、暖通等多个专业，在以往设计时各个专业单独制图，可能会产生管道碰头、空间干涉等现象。BIM 技术依托于一套协同设计平台，各专业设计人员在同一模型基础上完成工作，给排水专业的人员绘制管道线路时，建筑专业和结构专业的墙、梁柱等构件实时反映在模型上，可以直接避免空间干涉。

2.3 BIM 模型在给水排水设计中的模拟分析

BIM 模型不仅是几何形态的数字化表达，还包含了大量的物理性能指标，能够为给水排水的模拟分析提供保障，通过对水力分析，设定管道中的摩擦阻力、流速等参数，模拟分析不同情况下管道中水压的分布、流速大小，对是否出现局部水头损失过大、水流过慢的现象进行判断。而对于排水系统，通过模型模拟模拟下雨时雨水的汇流路径及管网排泄水的能力，从而对路段易积水的排水瓶颈进行早期预判。

2.4 BIM 技术在给水排水设计图纸生成中的应用

利用 BIM 模型导出设计图纸，打破了传统的手绘图纸，真正实现了图与模智能关联。在三维模型建好的前提下，软件自动生成相应的符合要求的平面布置图、系统轴测图、剖面详图等二维图纸。

三、BIM 在城市给水排水工程应用中面临的问题与对策

3.1 技术层面问题与对策

现阶段，BIM 软件用于给水排水工程存在的问题是功能的不完善，有些专业软件对复杂给水排水管网模拟不够准确，特殊情况下水力计算具有很大的误差。软件间数据格式的兼容性较差，在软件模型导出导入时容易丢失模型中的相关信息。需要促使软件制造开发商开发适合市政给排水场景的定制模块，形成统一的信息交换格式，利用插件开发进行跨平台信息的无缝传输，并加强云端协同平台建设，提高模型的稳定性。

3.2 人才层面问题与对策

行业内既懂给排水专业知识又精通 BIM 技术的复合型人才稀缺，现有技术人员多停留在基础建模阶段，对模型的深度应用能力不足。解决这一问题需构建多层次培养体系：高校应增设 BIM 与给排水交叉课程，企业需开展针对性实操培训，结合工程项目案例进行实战教学。

3.3 管理层面问题与对策

项目各参与方协同机制不完善，设计、施工、运维单位的 BIM 应用标准不统一，导致信息传递存在壁垒。部分企业缺乏清晰的 BIM 应用流程规范，模型交付质量难以把控。应推动行业协会制定统一的应用指南，明确各阶段的模型精度要求与交付标准。建立多方协同管理平台，明确各参与方的权责划分，通过流程数字化实现信息实时共享，同时将 BIM 应用纳入项目管理考核体系，确保技术落地效果。

结语

BIM 技术为城市给水排水工程全生命周期管理提供了革新路径，其在设计优化、施工管控、运维提效等方面的价值已得到实践验证。尽管当前面临技术适配、人才储备与管理机制等多重挑战，但通过定制化技术开发、复合型人才培养及标准化体系构建，可逐步破解应用瓶颈。随着 BIM 与物联网、人工智能等技术深度融合，将推动给水排水工程向智慧化、精细化转型，为现代城市基础设施高质量发展提供核心支撑，助力实现城市水系统的安全、高效与可持续运行。

参考文献

[1]祝成.“新基建”在城市给水排水工程规划设计中的应用探索[J].中国建设信息化,2021,(19):66-68.

[2]朱攀.BIM 技术在市政给排水设计中的应用[J].工程建设与设计,2024,(06):84-86.