城市污水管網管理信息系統設計與實現

郝明亮　高松峰

（1.江西理工大學建筑與測繪工程學院，江西　贛州　341000；2.河南城建學院測繪工程學院，河南　平頂山　467000）

城市污水管網管理信息系統設計與實現

郝明亮1高松峰2

（1.江西理工大學建筑與測繪工程學院，江西贛州341000；2.河南城建學院測繪工程學院，河南平頂山467000）

以城市污水管網信息系統研究分析、系統設計和實現為研究內容，以用戶對于污水管網的日常管理為出發點，通過運用地理信息系統的分析等功能，結合實際的調查，首先對城市污水管網管理信息系統進行需求調研，其次給出系統設計的總體設計，提出合理的系統設計，最后給出系統的開發方式。

GIS；城市污水管網；ArcEngine

城市污水管網被稱為城市的“靜脈”，其在維持城市環境衛生，保障城市能夠正常運轉中起著極其重要的作用，其通過水流將污染物收集起來，然后運送到有污水處理設施的地方，從而將一個城市中產生的生活和生產污水及時排出，讓城市更加清潔，而且排入到水體中的污染物不至于對環境造成很大的破壞［1，2］。所以，城市污水管網是否能夠正常運行，不僅關系城市的品味面貌，還關系到生活在城市中的人們的安全，是城市中不可或缺的一部分。

1　研究意義

隨著中國經濟的快速發展，城市一直在擴大，很多城市開始出現大規模的人口遷移，土地的發展和用途也在迅速變化，導致包括污水管網系統在內的城市基礎設施建設得到了有效的推動。城市污水管網系統不僅建設快速，而且大規模、飛快的更新，使城市污水管網管理更加困難。長期以來，污水處理系統的管理問題已日益明顯。例如，我國大多數城市仍然使用圖紙的方式保存管網數據，這種方式不僅需要大量的空間來存儲管網圖紙，而且伴隨時間的推移還容易發生損壞和丟失，從而導致基礎數據不全、精度不夠，信息檢索也不方便，不利于不同地區和不同部門之間的數據共享，對城市的日常管理和規劃建設帶來了許多不便。同時，用傳統的調查手段獲取數據更新效率低，數據不能保持高度一致，信息很難保持一致性，落后的管網監測工具、管道安全、管道水流動和水質量狀況不能得到有效的管理和掌握，因此也不能有效地處理事故。所以，為了適應城市化的快速建設，使用更加先進的管理方法來管理城市污水網絡，使用一種新技術已成為管理部門不得不考慮的問題，這也有利于實現信息化城市建設與可持續發展。地理信息系統（Graphy Information System，即GIS）技術為城市排水管網管理信息系統的建立提供了有效的途徑來解決問題。

2　關鍵技術

2.1最短路徑分析

地理信息系統中網絡分析功能以對城市交通網絡、基礎設施網絡（如電力線、電話線、網線、供給水管道等）等地理分析和數據模型化為主要目的。最短路徑問題是地理信息系統中最常見的問題，同時也是網絡分析中最關鍵的問題。其在城市公交和交通運輸等線路的規劃及選擇中，網絡線路和電力電話線路的建造與維護，貨物運輸的最低成本等分析中有著非常重要的應用價值。

污水管網鋪設中涉及到路線的選址，爆管分析得到結果后，調度中心需要第一時間啟動應急預案，以最節省時間的方式處理事故，這些涉及到最短路徑分析的問題。

2.2爆管分析

污水管網爆管是指由于某種原因管道的破壞，從而引起污水管道破裂。污水管道爆管現象分為2種，一種是明漏，另一種是暗漏。明漏多指由于管道破裂和埋深比較淺時，管道內的污水溢出到地面，這種現象很容易被發現。暗漏是指由于埋深較深或管道破裂較輕，管道內溢出污水無法達到地面，需要很長時間才能被發現或一直未被發現的一種現象。這種情況需要專業的人員進行管道壓力測試或巡邏才能被發現。本研究主要以明漏的管道為研究對象，為本課題的創新技術研究之一。

2.2.1管道內因。管道內因源于管道自身屬性和性質，如管道的材質、管道的埋設年齡、管徑、管深以及周圍的建筑物情況等。

2.2.2排水系統外因

①管道運行壓力。據分析可知，管道的破損是由于管道中水壓超過管道所能承受的程度而引起的，而管道的爆管率隨著管道排水量的增加而增加，所以排污水量的增加，增加了爆管的概率。

②管道中污水流量。處于平穩狀態的管道一般很難有異常發生，從力學角度分析，只有當管道中污水流量突然出現較大流量時，管道會受到突然的壓力，對管道造成一定程度影響，如果流量較大就易引起污水管道的爆管。

③天氣影響。使用鋼性接口的排污管道，氣溫降低時，接口由于受牽拉而導致漏水。剛出現漏水時，由于漏水量較少，很難被發現，當氣溫升高，接口膨脹，流入土壤的漏水導致管道周圍土壤變形，導致爆管發生。管內的水溫和管外的土壤溫度隨季節變化，使管道本身也隨溫度變化而伸縮運動，在管壁上產生相應的軸向應力。由虎克定律可知，冬天管道受軸向拉應力，夏天管道受到軸向壓應力，因此管網在高溫或低溫天氣爆管比氣溫適中天氣多。

3　城市污水管網管理信息系統開發

3.1數據輸入

城市污水管網包括管線數據、陰井數據、處理站數據、導入數據，隨著城市化的逐步推進往往涉及到數據的更新問題。數據輸入功能提供了數據更新功能，如圖1所示。以輸入管線數據為例介紹數據更新的步驟，如圖2所示。

圖1　數據輸入菜單選項

圖2　數據輸入提醒

3.2三維數據顯示

三維數據顯示用于實現管線的三維可視化，以直觀的形式展現三維場景，可以在場景中用三維控件來控制三維場景。

4　結語

本文通過分析城市污水管網的實際使用需求以及污水管網自身存在的特點，集合地理信息系統的特點，探討實現了城市污水管網管理信息系統的設計與實現問題。根據不同用戶的需求，系統可以更加方便地更換地圖數據，更利于系統的推廣。系統的完成不僅改變了之前繁瑣的管道管理、檢查方式，而且提供給用戶方便直接的查詢分析工具，從而對于污水管網的管理更加便捷、科學。

Design and Implementation of an Urban Sewage Network Management Information System

Hao Mingliang1Gao Songfeng2
（1.School of Architectural and Surveying&Mapping Engineering，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou Jiangxi 341000；2.School of Surveying and Urban Spatial Information，Henan University of Urban Construction，Pingdingshan Henan 467000）

This paper was based on the urban sewage pipe network information system analysis，system design and implementation for research.To the user for the daily management of the sewage pipe network as a starting point，by using geographic information system analysis and other functions，combining with the actualinvestigation，first of all，the urban sewage pipe network management information system was researched，and then gave the overall design of the system design，put forward a reasonable system design，and finally gave the system development mode.

GIS；city sewage pipe network；ArcEngine

TU992

A

1003-5168（2016）05-0037-02

2016-04-21

郝明亮（1991-），男，碩士，研究方向：測繪工程GIS應用開發。

［1］孫慧修，郝以瓊.排水工程［M］.北京：中國建筑工業出版社，1999.

［2］周玉文，趙洪賓.排水管網理論與計算［M］.北京：中國建筑工業出版社，2000.