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綠水灣濕地公園項目BIM技術(shù)應用

一、項目說明

為踐行習總書記提出的長江大保護戰(zhàn)略，南京江北新區(qū)啟動長江岸線濕地保護與環(huán)境提升工程建設(shè)，岸線總長26Km，綠水灣濕地公園建設(shè)列入三期工程，全長12 Km，占地面積15.82 Km2，在“最美的岸線、最近的未來”總體目標下，實現(xiàn)水資源、水生態(tài)、水環(huán)境、水安全、水文化“五水”統(tǒng)籌，打造成長江沿線首屈一指的“長江洲灘型”國家城市濕地公園，本工程主要設(shè)計任務(wù)是退漁還濕、水系連通、水路交通改造實現(xiàn)健康多養(yǎng)生境和特色宜人風貌。

二、項目重難點分析

本項目位于長江岸線灘面，占地面積大，基礎(chǔ)條件差，調(diào)查內(nèi)容多，傳統(tǒng)踏勘難以全面透徹的掌握現(xiàn)場情況。濕地設(shè)計對場地布置、水動力、水質(zhì)、土方平衡等有較高要求，傳統(tǒng)模式的設(shè)計存在著工作效率低、驗證性差等諸多問題。“江北生態(tài)門戶”的特殊區(qū)位對景觀風貌要求高，需要與參建各方做到及時、有效的溝通。

三、BIM技術(shù)應用

1、濕地公園設(shè)計

現(xiàn)場踏勘，本項目現(xiàn)場踏勘困難，因此采用無人機、無人船和人工測量的方式采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，傾斜攝影模型可實現(xiàn)大場景的地形地貌巡視漫游和高程、距離、面域的測量以及的任意位置的剖切，快速生成斷面圖等，因人工測量不能做到點云級別的覆蓋，為了提高模型精度，項目組配合GIS團隊研發(fā)了水下地形構(gòu)建軟件，運用克里金算法，基于人工測圖快速生成了建模所需的高精度數(shù)據(jù)，較好的還原了現(xiàn)狀水下地形，在完成對DOM、DEM及水下地形數(shù)據(jù)的采集處理之后，在同一坐標系下進行數(shù)據(jù)融合，形成現(xiàn)狀三維地形，為項目的后續(xù)實施和BIM應用奠定了基礎(chǔ)。

場地設(shè)計，將模型數(shù)據(jù)直接導入Civil 3D生成現(xiàn)狀地形曲面，在現(xiàn)狀地形上疊加DOM，結(jié)合生境營造，合理設(shè)計水域的開合變化及洲、島、堤、橋的布局，應用Civil 3D生成設(shè)計曲面，可直觀反映水深及多樣化的環(huán)境條件，基于設(shè)計曲面進行道路參數(shù)化設(shè)計建模，完成由概念設(shè)計至BIM模型的轉(zhuǎn)化，可以快速統(tǒng)計工程量并生成二維圖紙，工程量及圖紙隨著方案調(diào)整實時變化。

水系連通，本項目需在關(guān)鍵節(jié)點處設(shè)置多個涵閘以改善水動力條件，涵閘數(shù)目眾多且現(xiàn)狀斷面尺寸各異，為提高設(shè)計效率，我院對涵閘工程進行了標準化設(shè)計，創(chuàng)建了涵閘工程通用族庫，實現(xiàn)了所有細部構(gòu)件的參數(shù)化，涵閘工程涉及參數(shù)眾多，在參數(shù)化圖庫的實際使用過程中，族參數(shù)重復和參數(shù)無法聯(lián)動的問題造成了大量的工作冗余，我院自主開發(fā)了一套水利工程涵閘三維智能設(shè)計系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用各類涵閘，可自由調(diào)整構(gòu)件布置次序及類型，設(shè)置主參數(shù)后，在智能算法的推演下自動推薦涵閘組合方案，參數(shù)關(guān)聯(lián)算法使細部參數(shù)的設(shè)置更加便捷、合理，涵閘設(shè)計完成后亦可輸出基底應力、結(jié)構(gòu)內(nèi)力等荷載計算的相關(guān)結(jié)果，為涵閘的地基處理、結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)，該系統(tǒng)可生成Revit三維模型并同步輸出二維圖紙，為涵閘工程提供了快速、高效的設(shè)計解決方案。

淹沒分析與土方平衡，利用Civil 3D進行淹沒分析，可直觀展示淹沒區(qū)和非淹沒區(qū)的動態(tài)關(guān)系，實時調(diào)整場地豎向布置，保證設(shè)計水面率，實現(xiàn)水路連通，優(yōu)化濱水景觀布置，結(jié)合場地布置應用Civil 3D分區(qū)域計算挖填方量，實現(xiàn)土方平衡，優(yōu)化施工組織設(shè)計，降低工程投資。

設(shè)計分析優(yōu)化，項目區(qū)內(nèi)的設(shè)計島嶼眾多，水網(wǎng)縱橫交錯，深槽淺灘密布，不同水位會產(chǎn)生不同水陸邊界，傳統(tǒng)水動力模型邊界處理工作量繁瑣且準確性不高，本項目打通三維數(shù)字模型與分析模型的數(shù)據(jù)接口，利用Civil 3D曲面疊加的方法來尋求水陸邊界，建立MIKE21水動力模型、水質(zhì)模型并進行分析計算，得到水位、水深、流速、水質(zhì)的動態(tài)分析結(jié)果，進一步優(yōu)化航道路線、島嶼、垛田及涵閘建筑物的布置方案。

2、蓄水閘設(shè)計

為保障枯水期綠水灣濕地的生態(tài)水位要求，新建一座集行洪、蓄水和景觀功能于一體的綜合性工程，蓄水閘采用底軸翻板閘結(jié)構(gòu)，總凈寬110米，單跨布置，閘門凈擋水高度4米，蓄水閘設(shè)計基于Vault服務(wù)器部署項目協(xié)同工作平臺，進行設(shè)計人員組織與權(quán)限分配，實現(xiàn)了各專業(yè)的協(xié)同設(shè)計，BIM模型導入Midas GTS進行三維有限元分析，根據(jù)計算結(jié)果優(yōu)化模型，BIM模型導入三維配筋軟件，可快速進行結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計，生成二維鋼筋圖表，提高鋼筋圖出圖效率及準確性，運用我院自主開發(fā)的工程量統(tǒng)計插件，設(shè)置統(tǒng)計、輸出規(guī)則、計算模型工程量并生成清單，極大的提高了工程量統(tǒng)計效率。

3、景觀設(shè)計

在Mars平臺中加載傾斜攝影、BIM模型等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)周邊場景快速還原，在PC或VR端進行三維可視化種植，可直觀展示景觀設(shè)計方案，達到所見即所得的效果，設(shè)計中可自主調(diào)節(jié)植物高度、冠幅、地徑、胸徑等參數(shù)，通過植物信息模型可快速查看植物的科、屬、生態(tài)習性等信息，按場地生境類型合理選擇植物種類，模擬植物四季變化，可進一步優(yōu)化樹種搭配，更直觀的感受到不同季節(jié)的景觀特色，通過飛行和人視視角進行景觀視線分析，優(yōu)化視線焦點引導、種植群落搭配以及豎向空間層次，進行真實日照情況模擬，直觀展示植物郁閉度，合理調(diào)整種植間距和密度，可一鍵導出詳細的苗木清單表，準確控制投資，減少工作量。

四、心得及總結(jié)

通過數(shù)字化技術(shù)在綠水灣濕地公園項目中的應用，有效提高現(xiàn)場踏勘和前期對接的工作效率，減少了因方案調(diào)整帶來的設(shè)計工作量，采用多視角、多維度展現(xiàn)設(shè)計成果，為參建各方提供一個快捷高效的溝通平臺，本次項目的實施也探尋出一條河湖岸線類項目的BIM應用技術(shù)路線，對類似項目的實施具有重要的指導意義。

（責任編輯：何雯麗）