南京绿水湾湿地公园项目BIM技术应用赏析

一、   项目说明

为践行习近平总书记提出的长江大保护战略，南京江北新区启动长江岸线湿地保护与环境提升工程建设，岸线总长26Km，绿水湾湿地公园建设列入三期工程，全长12 Km，占地面积15.82 Km ² ，在“最美的岸线、最近的未来”总体目标下，实现水资源、水生态、水环境、水安全、水文化“五水”统筹，打造成长江沿线首屈一指的“长江洲滩型”国家城市湿地公园，本工程主要设计任务是退渔还湿、水系连通、水路交通改造实现健康多养生境和特色宜人风貌。

二、   项目重难点分析  

本项目位于长江岸线滩面，占地面积大，基础条件差，调查内容多，传统踏勘难以全面透彻的掌握现场情况。湿地设计对场地布置、水动力、水质、土方平衡等有较高要求，传统模式的设计存在着工作效率低、验证性差等诸多问题。“江北生态门户”的特殊区位对景观风貌要求高，需要与参建各方做到及时、有效的沟通。

三、 BIM技术应用

1、湿地公园设计

现场踏勘，本项目现场踏勘困难，因此采用无人机、无人船和人工测量的方式采集基础数据，倾斜摄影模型可实现大场景的地形地貌巡视漫游和高程、距离、面域的测量以及的任意位置的剖切，快速生成断面图等，因人工测量不能做到点云级别的覆盖，为了提高模型精度，项目组配合GIS团队研发了水下地形构建软件，运用克里金算法，基于人工测图快速生成了建模所需的高精度数据，较好的还原了现状水下地形，在完成对DOM、DEM及水下地形数据的采集处理之后，在同一坐标系下进行数据融合，形成现状三维地形，为项目的后续实施和BIM应用奠定了基础。

场地设计，将模型数据直接导入Civil 3D生成现状地形曲面，在现状地形上叠加DOM，结合生境营造，合理设计水域的开合变化及洲、岛、堤、桥的布局，应用Civil 3D生成设计曲面，可直观反映水深及多样化的环境条件，基于设计曲面进行道路参数化设计建模，完成由概念设计至BIM模型的转化，可以快速统计工程量并生成二维图纸，工程量及图纸随着方案调整实时变化。

水系连通，本项目需在关键节点处设置多个涵闸以改善水动力条件，涵闸数目众多且现状断面尺寸各异，为提高设计效率，我院对涵闸工程进行了标准化设计，创建了涵闸工程通用族库，实现了所有细部构件的参数化，涵闸工程涉及参数众多，在参数化图库的实际使用过程中，族参数重复和参数无法联动的问题造成了大量的工作冗余，我院自主开发了一套水利工程涵闸三维智能设计系统，该系统适用各类涵闸，可自由调整构件布置次序及类型，设置主参数后，在智能算法的推演下自动推荐涵闸组合方案，参数关联算法使细部参数的设置更加便捷、合理，涵闸设计完成后亦可输出基底应力、结构内力等荷载计算的相关结果，为涵闸的地基处理、结构设计提供依据，该系统可生成Revit三维模型并同步输出二维图纸，为涵闸工程提供了快速、高效的设计解决方案。

淹没分析与土方平衡，利用Civil 3D进行淹没分析，可直观展示淹没区和非淹没区的动态关系，实时调整场地竖向布置，保证设计水面率，实现水路连通，优化滨水景观布置，结合场地布置应用Civil 3D分区域计算挖填方量，实现土方平衡，优化施工组织设计，降低工程投资。

设计分析优化，项目区内的设计岛屿众多，水网纵横交错，深槽浅滩密布，不同水位会产生不同水陆边界，传统水动力模型边界处理工作量繁琐且准确性不高，本项目打通三维数字模型与分析模型的数据接口，利用Civil 3D曲面叠加的方法来寻求水陆边界，建立MIKE21水动力模型、水质模型并进行分析计算，得到水位、水深、流速、水质的动态分析结果，进一步优化航道路线、岛屿、垛田及涵闸建筑物的布置方案。

2 、蓄水闸设计

为保障枯水期绿水湾湿地的生态水位要求，新建一座集行洪、蓄水和景观功能于一体的综合性工程，蓄水闸采用底轴翻板闸结构，总净宽110米，单跨布置，闸门净挡水高度4米，蓄水闸设计基于Vault服务器部署项目协同工作平台，进行设计人员组织与权限分配，实现了各专业的协同设计，BIM模型导入Midas GTS进行三维有限元分析，根据计算结果优化模型，BIM模型导入三维配筋软件，可快速进行结构配筋设计，生成二维钢筋图表，提高钢筋图出图效率及准确性，运用我院自主开发的工程量统计插件，设置统计、输出规则、计算模型工程量并生成清单，极大的提高了工程量统计效率。

3 、景观设计

在Mars平台中加载倾斜摄影、BIM模型等数据，实现周边场景快速还原，在PC或VR端进行三维可视化种植，可直观展示景观设计方案，达到所见即所得的效果，设计中可自主调节植物高度、冠幅、地径、胸径等参数，通过植物信息模型可快速查看植物的科、属、生态习性等信息，按场地生境类型合理选择植物种类，模拟植物四季变化，可进一步优化树种搭配，更直观的感   受到不同季节的景观特色，通过飞行和人视视角进行景观视线分析，优化视线焦点引导、种植群落搭配以及竖向空间层次，进行真实日照情况模拟，直观展示植物郁闭度，合理调整   种植间距和密度，可一键导出详细的苗木清单表，准确控制投资，减少工作量。  

四、 心得及总结  

通过数字化技术在绿水湾湿地公园项目中的应用，有效提高现场踏勘和前期对接的工作效率，减少了因方案调整带来的设计工作量，采用多视角、多维度展现设计成果，为参建各方提供一个快捷高效的沟通平台，本次项目的实施也探寻出一条河湖岸线类项目的 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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