摘要：李村河污水处理厂改造及四期扩建工程主要处理单元均采用全地下单层覆盖建设模式，存在隐蔽性强、管线错综复杂及工期紧等设计难点问题。采用建筑信息模型（BIM）技术进行辅助设计，通过Bentley平台二次开发，形成完善的图库及高效的污水厂建模工具库，弥补了原生平台的不足，提高了项目设计效率及设计质量，以自主开发编码工具为媒介，推动了“BIM+智慧平台”在该项目的应用，实现了资产高效运维，拓展了BIM技术的应用价值。
目前国内用于污水处理厂BIM设计的软件主要有Bentley、Revit和ArchiCAD，这三款BIM软件均是针对建筑行业的三维工程软件，将它们运用到给排水BIM设计中均需要通过开发和非开发手段构建符合给排水专业的BIM设计规则、图库及工具库，以提高设计质量和效率。其中，Bentley平台模型承载力高，建模速度快，且平台各个专业板块齐全，便于专业协同。运用Bentley平台对污水处理厂建模时，缺少水工艺图库，且绘制管道和土建模型时均需要借助ACS锁辅助设计，绘制过程不连续，影响效率。笔者通过对Bentley进行二次开发，实现针对污水厂BIM设计的个性化功能定制，弥补原生平台不足，提高BIM设计效率。
李村河污水处理厂改造提标及四期扩建工程的提标改造规模为25×104m3/d，扩建规模为5×104m3/d，本次建设完成后李村河污水处理厂总处理规模为30×104m3/d。本项目选用工艺如下：①预处理工艺。扩建部分采用“粗格栅进水泵房+细格栅+曝气沉砂除油沉淀池+膜格栅”工艺。②二级处理工艺。扩建部分采用“A/A/O+MBR”工艺，提标部分对原生物处理构筑物进行扩容以增加停留时间，扩容采用“A/A/O+MBR+气浮”工艺。③深度处理工艺。采用“臭氧氧化脱色+次氯酸钠消毒”工艺。④除臭工艺。采用“全过程除臭、生物除臭及离子除臭”工艺。⑤污泥处理工艺。采用“机械浓缩+板框脱水”工艺。具体改造及扩建工艺流程见图1。
① 提标及扩建工程规模大，空间管线错综复杂。本工程提标规模25×104m3/d，扩建规模5×104m3/d，规模大，平面布置紧凑，单体构筑物结构和空间管线错综复杂。② 系统复杂，不确定因素多。本工程主要处理单元采用全地下单层覆盖建设模式，例如生物池的池体及设备均位于地下，池体顶部加盖并覆土进行绿化，上部只能看到一些检修安装孔洞，这对污水厂的日常运维提出了非常高的要求。③ 主要工艺设施集中在地下箱体内，日常运维管理难度大。李村河污水处理厂一期、二期、三期工程处理工艺流程不同，部分构筑物为地埋式，隐蔽性强，不确定因素及外部干扰因素多，容易发生事故。
为了提高污水处理厂建模效率，基于Bentley平台的OBD软件进行二次开发，针对原有功能和建模机制进行优化和拓展，形成了污水系统功能模块、管道布设工具、图库管理模块、构筑物土建模块以及编码工具，从而大大节省了三维设计的时间。对污水处理厂常用且规律性较强的管线和设备功能模块进行开发，实现在插件界面中输入工艺参数，一键放置组件模型。插件内置污水处理常用水工艺系统，管件参照《钢制管件》（02S403）标准图集自行定制，设备为参照污水厂常用设备样本开发的参数化设备。部分污水处理厂工艺模块插件见图2。
2.2 管道布设工具
根据操作流程在OBD软件定制了一套符合设计人习惯的管道绘制界面，设计人员可以在二维视图完成管道设计，符合传统设计习惯，该插件交互界面见图3。
设计中构建了完善的水工艺图库（见图4），动态图库完成了常用图集中的管件、支架以及与管件关联度较高的相关设备的扩充；静态图库包含了23个类型设备，基本囊括了污水处理厂所有设备类型，模型大小可以通过模型系数调整。另外，还开发了图库管理工具，在调用设备时，设备信息挂载可以脱离BIM管理员独立进行。
对软件土建建模机制进行优化，开发了土建异型构件快速绘制工具。土建模块部分插件界面见图5。
以原生墙放置为例，首先需要在绘图辅助ACS锁中确定底标高，其次是调用建筑设计墙工具设置墙厚、墙宽等参数，优化后的墙工具只需要在界面输入参数就可以完成墙的绘制。从设计阶段就对BIM模型进行唯一编码是实现BIM技术效用价值的有效支撑之一。基于Bentley平台开发BIM模型编码工具，采用数模分离的方式进行模型编码，该插件包括空间定义工具、数据导出工具及EXE程序包形式的编码工具，编码工具界面见图6，导出的项目编码信息见图7。在模型对接平台时，所有原始数据均需经过严格抽取、映射、转换及分类，模型编码使得模型信息重新分类后可通过唯一编码实现一一映射，以保证每一项信息匹配唯一且固定的编码，有效解决了BIM模型与BIM平台之间缺少数据载体、模型与数据之间结合的难题。
软件一览见图8。以ProjectWise（PW）为本项目协同作业平台，各专业选用相应设计软件，正确挂接设计环境。在搭建模型时，借用自主开发的插件提高建模效率；模型搭建完成后，提取模型数据，使用编码工具进行二次编码，进而进行回贴，实现平台方面对模型编码的要求。
项目BIM工作流程见图9。为了推进正向设计在污水处理厂的应用，使模型剖切出图尽量达到施工图深度，要点如下：①通过中国市政工程华北设计研究总院有限公司自主开发的插件进行三维设计。建模插件内置标准规范，模型剖切出图贴合施工图需求。②通过二次开发和参数化单元等方法构建参数化单元设备库，设备二维表达符合出图习惯和要求。③通过模型分层及设置单个模型元素显隐等方法，去除冗余构件投影线条。④对同一标高剖切的平面图纸，控制某个平面区域的剖切深度，灵活出图表达。⑤通过自定义标注样式进行图纸
