城市供水管網(wǎng)信息化建設(shè)初探
——以湖北荊州為例

文｜湖北荊州水務(wù)集團(tuán)有限公司 曹安陵

湖北松滋市自來水公司 徐群峰

城市供水管網(wǎng)是給水系統(tǒng)供水到用戶的重要環(huán)節(jié)，給水管線需要遍布整個(gè)給水區(qū)域，管網(wǎng)投資大，往往要占到給水系統(tǒng)總投資的50%～70%。由于供水管網(wǎng)具有投資大，隱蔽性強(qiáng)等特點(diǎn)，整理完善城市管網(wǎng)資料，建立健全各類不同比例的管網(wǎng)技術(shù)檔案就顯得尤為重要。同時(shí)，城市供水管網(wǎng)檔案的建立，具有歷史憑證功能。對現(xiàn)有管網(wǎng)進(jìn)行分析，掌握管網(wǎng)發(fā)展?jié)摿Γ淖児芫W(wǎng)不合理布局，提高供水安全可靠性，降低管網(wǎng)漏失率，改善管網(wǎng)水質(zhì)，用最經(jīng)濟(jì)的投資和最優(yōu)化的運(yùn)營成本來滿足城市供水的需求和發(fā)展，進(jìn)而提高整個(gè)給水系統(tǒng)的效率，將起到其它硬件無法替代的作用。管網(wǎng)資料的詳細(xì)、確切，完整與否，直接體現(xiàn)出企業(yè)的管網(wǎng)管理水平。

荊州水務(wù)集團(tuán)有限公司自1954年建立至2013年，管徑DN75mm以上的管道長度達(dá)到947.6km。隨著今后城市功能的不斷完善，供水面積的不斷擴(kuò)大和供水半徑的拓展，地下管網(wǎng)的管理工作難度越來越大。如果不采取相應(yīng)搶救性措施建立完善的管網(wǎng)資料，以后的管網(wǎng)管理工作就會(huì)形成混亂局面，尤其是隨著公司“活檔案、活地圖”的老職工相繼離退，管網(wǎng)管理的連續(xù)性也將被迫中斷。如何建立詳實(shí)、可靠的第一手管網(wǎng)檔案資料及程序呢，首先要弄清楚管網(wǎng)技術(shù)檔案的主要內(nèi)容，它是從設(shè)計(jì)、施工、竣工、管網(wǎng)現(xiàn)狀四部分組成。第一個(gè)重點(diǎn)就是設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)是一切工作的龍頭，圖紙是工程師的語言，也是客觀準(zhǔn)確表達(dá)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)構(gòu)想的最直接手段，在圖紙上加強(qiáng)對城市道路和地形進(jìn)行精確定位就顯得尤為重要。圖紙上需標(biāo)明三個(gè)以上的參照物，注明破口管道與標(biāo)識(shí)性參照物的相對位置，節(jié)點(diǎn)詳圖清晰、明了，使設(shè)計(jì)圖能準(zhǔn)確無誤地指導(dǎo)施工。其次是在施工中需做好技術(shù)交底工作，注重隱蔽工程的中間驗(yàn)收和記錄。在管道捌點(diǎn)處埋設(shè)管道樁，非金屬管鋪上管道示蹤線，以便今后的管網(wǎng)探測。三是豐富竣工資料的內(nèi)容和確保竣工資料的完整性，適當(dāng)增加周圍地面情況、埋深、管基質(zhì)地狀況、管道竣工年限等條目，完成竣工圖的繪制，進(jìn)一步完善基礎(chǔ)圖文資料檔案，以便日后充分利用、分析、研究。最后精心繪制管網(wǎng)竣工圖，竣工圖要真實(shí)、準(zhǔn)確的反映管網(wǎng)實(shí)際情況，最大限度的為管網(wǎng)管理工作創(chuàng)造好的技術(shù)支持。

城市建設(shè)規(guī)模由小到大逐漸發(fā)展，有些檔案資料未能及時(shí)收集，年代久遠(yuǎn)的部分工程圖就成了“盲區(qū)”，給供水企業(yè)管網(wǎng)管理工作帶來了難度。因此，及時(shí)進(jìn)行搶救性地挖掘工作就顯得尤為重要，補(bǔ)測、補(bǔ)繪，就是主要手段之一，內(nèi)容包括摸底、查訪、整理等幾個(gè)階段。

摸底階段，我們針對整個(gè)城市管網(wǎng)不夠明確和詳細(xì)的地方，深入現(xiàn)場，核實(shí)有關(guān)管網(wǎng)資料，根據(jù)現(xiàn)有的原始資料或老職工的記憶進(jìn)行現(xiàn)場挖掘、查找，對找到的管道及附件設(shè)施進(jìn)行實(shí)地測量，現(xiàn)場繪制草圖，在草圖上標(biāo)明管道的長度、轉(zhuǎn)角、座標(biāo)、埋深、管徑、材質(zhì)。對不便用鋼尺等測量工具測量的管線，采用全鉆儀、GPS測繪儀等測繪工具來補(bǔ)測。對調(diào)查工作有疑問的管道，反復(fù)請教老職工，通過召開座談會(huì)的形式，明確管線的具體位置并在現(xiàn)場予以核對。對于不便開挖的管道采用管線探測儀、方便，快捷地探測到真實(shí)的管線分布情況。同時(shí)，結(jié)合地形圖及時(shí)更新不同口徑的管線資料，修改完善，為今后的管網(wǎng)管理工作打好基礎(chǔ)。

整理階段包括根據(jù)城市街區(qū)分布狀況，按路段對管網(wǎng)資料進(jìn)行分類編目，并依據(jù)管道接水分支點(diǎn)的狀況進(jìn)行梳理，編制出城區(qū)設(shè)計(jì)資料總目錄，做到條目清晰、分類明確、便于檢索。依據(jù)收集的資料，繪制1∶500的街區(qū)切塊圖，綜合形成1∶1000、1∶2000、1∶5000、1∶10000各類管網(wǎng)分布圖。對現(xiàn)有的圖紙，逐年進(jìn)行添加、補(bǔ)充，以便完善最基礎(chǔ)給水管網(wǎng)管理資料。

通過各種手段形成的各類圖紙，過去我們一直采用傳統(tǒng)方式。為了便于新增管線上圖更準(zhǔn)確、及時(shí)，便于長期實(shí)施動(dòng)態(tài)管理，應(yīng)盡早建立供水系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)（GIS）、供水系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測（SCADA）和給水管網(wǎng)計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)。實(shí)施管理信息化和建立數(shù)字通信技術(shù)平臺(tái)，能夠?qū)嵤┙o水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的錄入、管理、分析、檢索、成圖輸出等功能，并可滿足地下管線的勘探，數(shù)據(jù)入庫管理及施工管理的需要，為規(guī)劃、設(shè)計(jì)施工等部門提供準(zhǔn)確可靠的地下管線分布走向、埋深及各種專業(yè)屬性信息。該系統(tǒng)的建立，將為形成高精度的地下管網(wǎng)參數(shù)及相關(guān)資料奠定了良好的基礎(chǔ)。

系統(tǒng)組成：該系統(tǒng)以管線的圖性，屬性數(shù)據(jù)庫為核心，由地理底圖編輯出版，底圖建庫及管理，屬性定義及地下管線數(shù)據(jù)錄入，空間分析和管線檢索子系統(tǒng)構(gòu)成，各系統(tǒng)關(guān)系圖為右圖所示：

屬性庫、管網(wǎng)信息庫可同時(shí)為GIS制圖出版系統(tǒng)；底圖屬性定義及屬性管理子系統(tǒng)；地理底圖建庫及管理子系統(tǒng)；管線信息輸入子系統(tǒng)；空間分析子系統(tǒng)；管線信息檢索子分析子系統(tǒng)服務(wù)。

系統(tǒng)有以下功能：

（一）圖形庫存的實(shí)時(shí)更新與管理，將管網(wǎng)圖數(shù)字化或矢量化輸入，編輯管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，迅速直觀地構(gòu)造供水網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)提供自動(dòng)分層功能，可對管網(wǎng)進(jìn)行分層管理。

（二）管道爆管搶修輔助決策，在爆管的情況下快速查找漏點(diǎn)，發(fā)散性地搜索受影響的閘門與停水用戶，確定最優(yōu)關(guān)閘方案和智能化搶修方案，繪出事故發(fā)生地點(diǎn)的管網(wǎng)圖，自動(dòng)生成搶修單。

（三）管網(wǎng)數(shù)據(jù)模型的建立，為管網(wǎng)平差及管線設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。系統(tǒng)提供節(jié)點(diǎn)水壓法、管段流量法、環(huán)方程法等方法進(jìn)行管網(wǎng)平差計(jì)算。根據(jù)平差結(jié)果，計(jì)算節(jié)點(diǎn)水壓，自動(dòng)繪制管網(wǎng)等水壓線，標(biāo)記低壓范圍及涉及的相應(yīng)用戶。自動(dòng)搜索供水路徑，并顯示管段的運(yùn)行參數(shù)。系統(tǒng)提供管線設(shè)計(jì)窗口，協(xié)助設(shè)計(jì)人員完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

（四）管網(wǎng)設(shè)施的維修、保養(yǎng)及日常生產(chǎn)信息的管理，根據(jù)管道維修記錄，建立各種重要設(shè)施的保養(yǎng)卡，從而方便、快捷地實(shí)施有效管理。

荊州自來水供水管網(wǎng)信息化建設(shè)，采用三步走的策略，通過一步一個(gè)臺(tái)階，使我司的管網(wǎng)管理躍上一個(gè)新臺(tái)階，提高供水企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

第一步：主要完成管網(wǎng)的數(shù)字化入庫工作，這主要將記載在圖紙上的管網(wǎng)圖形數(shù)據(jù)，地下管網(wǎng)探測結(jié)果通過數(shù)字化工作錄入計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)管理，這是一切工作的基礎(chǔ)。以后工作圍繞數(shù)字化圖展開，利用圖形庫存，完成規(guī)劃圖、現(xiàn)狀圖、成果圖的自動(dòng)生成和打印輸入。

第二步：建立管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（管網(wǎng)GIS）和數(shù)據(jù)采集與通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息采集和處理自動(dòng)化。建立良好的追蹤分析和預(yù)警機(jī)制，健全事故記錄制度，完善查詢分析系統(tǒng)和圖庫管理系統(tǒng)。

第三步：邁向網(wǎng)絡(luò)化的聯(lián)網(wǎng)方案，通過供水管網(wǎng)GIS系統(tǒng)與供水調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交叉互訪。通過對管網(wǎng)壓力、流量、水質(zhì)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的交換，對運(yùn)行的管網(wǎng)進(jìn)行水力計(jì)算與動(dòng)態(tài)分析，及時(shí)反映供水管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)及所存在的問題，為供水調(diào)度和管網(wǎng)改造提供決策依據(jù)。也為管網(wǎng)事故，提供應(yīng)急響應(yīng)方案和最優(yōu)處理措施。

提高管網(wǎng)資料管理水平，加速信息化建設(shè)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)城市管網(wǎng)運(yùn)行的智能化管理，才能真正促進(jìn)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，提升企業(yè)誠信服務(wù)的能力，取得企業(yè)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。