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绿水湾湿地公园项目BIM技术应用

发布时间:2022-09-14 访问量:38 来源:本站

    一、项目描述

    为落实Xi总书记提出的长江保护战略,南京江北新区启动建设长江岸线湿地保护和环境整治工程,全长26公里。绿水湾湿地公园建设列入三期工程,全长12Km,面积15.82km2,在“最美岸线,最近未来”的总体目标下,实现水资源、水生态、水环境、水安全、水文化“五水”。使之成为长江沿岸领先的“长江滩地型”国家城市湿地公园。本项目的主要设计任务是还渔于湿,连接水系,改造水路交通,实现健康健康的环境和宜人的功能。

    二、项目的重点和难点分析

    本工程位于长江岸线滩地,面积大,基础条件差,调查内容多。传统的侦察很难全面彻底地掌握现场情况。湿地设计对场地布局、水动力、水质、土方平衡等要求很高。传统的设计模式存在着工作效率低、验证性差等诸多问题。“江北生态门户”的特殊位置对景观特色要求较高,需要与参与建设的各方进行及时有效的沟通。

    三、BIM技术应用

    1.湿地公园设计

    本项目现场踏勘难度较大,基础数据通过无人机、无人艇和人工测量收集。斜摄影模型可以实现大场景地形的巡视漫游,高程、距离、面积的测量,任意位置的切割,快速生成剖面图等。由于人工测量无法覆盖点云层面,为了提高模型的精度,项目组与GIS团队开发了水下地形构建软件,并应用了克里金算法。基于人工测绘,快速生成建模所需的高精度数据,能够很好的还原当前水下地形。采集和处理DOM、DEM和水下地形数据后,在同一坐标系下进行数据融合,形成当前的三维地形,为项目后续实施和BIM应用奠定基础。

    场地设计:直接将模型数据导入Civil3D生成现状地形面,将DOM叠加在现状地形上,结合栖息地建设合理设计水域的开合变化和洲、岛、堤、桥的布局,利用Civil3D生成设计面,可以直观地反映水深和多样的环境条件。基于设计面进行道路的参数化设计建模,完成从概念设计到BIM模型的转换,可以快速统计工程量,生成二维图纸。工程量和图纸随着方案的调整实时变化。

    水系连接,本工程需要在关键节点设置多个涵洞,改善水动力条件。涵洞数量众多,其当前横截面大小不一。为了提高设计效率,我院对涵洞工程进行了标准化设计,创建了涵洞工程通用族库,实现了所有细部构件的参数化。涵洞工程涉及许多参数。在参数化库的实际使用过程中,族参数的重复和参数的联动问题造成了大量的工作冗余。我院自主研发了一套水利工程涵闸三维智能设计系统。该系统适用于各种涵闸,并可自由调整构件的排列顺序和类型。设置好主要参数后,通过智能算法的推演,自动推荐涵闸组合方案。参数关联算法使得详细参数的设置更加方便合理。涵闸设计完成后,还可以输出地基应力、结构内力等荷载计算的相关结果,为涵闸的地基处理和结构设计提供依据。该系统可以生成Revit三维模型并进行同步。

    洪水与土方平衡分析。利用Civil3D进行淹没分析,可以直观地展示淹没区与非淹没区的动态关系,实时调整场地竖向布局,保证设计水面率,实现航道连接,优化滨水景观布局。结合现场平面布置,应用Civil3D按区域计算挖填工程量,实现土方平衡,优化施工组织设计,降低工程投资。

    分析优化:项目区设计岛多,水网纵横交错,深槽、浅滩密集。不同的水位会产生不同的水陆分界线。传统的水动力模型工作量大,精度低。本项目打通了三维数字模型与解析模型之间的数据接口,采用Civil3D曲面叠加的方法,寻求水陆边界。建立MIKE21水动力模型和水质模型,进行分析计算,得到水位、水深、流速和水质的动态分析结果,并进一步优化。

    2.蓄水闸的设计

    为保证绿水湾湿地枯水期的生态水位要求,新建集泄洪、蓄水、景观功能于一体的综合工程。蓄水闸门采用底轴翻板闸门结构,总净宽110米,单跨布置。闸门的净挡水高度为4米。蓄水闸的设计基于Vault服务器部署项目的协同工作平台,对设计人员进行组织和权限分配,实现了各专业的协同设计。将BIM模型导入MidasGTS进行三维有限元分析,根据计算结果对模型进行优化。BIM模型导入三维配筋软件,可以快速设计结构配筋,生成二维配筋图,提高配筋图绘制的效率和准确性。利用我院开发的工程量统计插件,设置统计、输出规则、模型工程量计算、清单生成,大大提高了工程量统计的效率。

    3.园林设计

    在火星平台加载倾斜摄影、BIM模型等数据快速还原周边场景,在PC或VR上进行三维可视化种植,可以直观展示景观设计方案,达到所见即所得的效果。在设计中,可以独立调整株高、冠幅、地径、DBH等参数。通过植物信息模型,可以快速查看植物的科、属、生态习性等信息,根据立地生境类型合理选择植物种类。模拟植物的四季变化,可以进一步优化树种的搭配,更直观地感受不同季节的景观特点。通过飞行和人类视角分析景观视线,优化视线焦点引导、种植群落搭配和垂直空间层次,模拟真实日照情况,直观展示植物郁闭度,合理调整种植间距和密度,一键导出详细苗木清单,精准控制投资,减少工作量。

    四、经验和总结

    通过数字化技术在绿水湾湿地公园项目中的应用,有效提高了现场踏勘和前期对接的工作效率,减少了方案调整带来的设计工作量。设计成果从多个角度和维度呈现,为参与建设的各方提供了一个快速高效的交流平台。该项目的实施也为河湖岸线项目探索了一条BIM应用技术路线,对类似项目的实施具有重要的指导意义。

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