基于GIS管理的排水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計

裴可新

摘 要：城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)是日常生活中必不可少的處理設(shè)施，與社會的方方面面特別是經(jīng)濟的全面發(fā)展和先導(dǎo)性息息相關(guān)。然而隨著城鎮(zhèn)化速度的加快，產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴張的越來越快，人口數(shù)目也在驟增，給水排水的負荷在不斷增加，如何實現(xiàn)對給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)的有效設(shè)計及信息化管理至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：排水網(wǎng);市政;管理;設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.096

1 城市排水管網(wǎng)特點

（1）規(guī)模龐大。伴隨社會經(jīng)濟的飛速前進，當(dāng)前城市的地下管道與水、電、煤氣等交織在一起，十分復(fù)雜。僅拿排水管路來說，其組成繁復(fù)，涉及范疇廣，同時呈現(xiàn)一定的不確定性，可以說不是一個簡單的網(wǎng)路，尤其對于人口相對密集，展開市政改造工作次數(shù)多的城鎮(zhèn)，其排水系統(tǒng)的涉及范疇與繁瑣程度是很難估量的。

（2）相關(guān)設(shè)施類別繁多。排水設(shè)施并不是單一的，其數(shù)目較多，通常涉及地下水管網(wǎng)、水渠、各類雨污水泵房及不同位置的監(jiān)測儀器等。譬如，管渠用于流水，相鄰2個檢查井或別的相關(guān)建筑物間就設(shè)置1道管渠。檢查井通常用于連接管段，也可作為操作人員展開管道檢修維護工作的地方。泵站通常是在下游管段出現(xiàn)由于埋的太深或排水洪水位過高使得出水口有被洪水淹沒傾向時，來對雨污水水位加以提高。

（3）呈現(xiàn)因地理方位而異的特征。排水系統(tǒng)的管路方位及相關(guān)配套設(shè)施與客戶種類因地理呈現(xiàn)出較大的差異性，現(xiàn)實生產(chǎn)作業(yè)時，涉及到管路更新、停業(yè)檢修或者新添用戶等，都要結(jié)合管線長度、街道方位、間距等地理條件綜合考慮。

2 基于GIS的城市排水管網(wǎng)設(shè)計

國內(nèi)不少城鎮(zhèn)相繼構(gòu)建了排水網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，也就是GIS，從而強化管網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)管力度。結(jié)合呈現(xiàn)顯著地理分布特點的排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)加以視覺判斷與探究，并建立排水網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)庫，排水網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的即時更新和維護是排水網(wǎng)絡(luò)GIS實踐的重中之重。

地下排水系統(tǒng)也是城鎮(zhèn)基建行業(yè)不可缺失的單元，堪稱整個城鎮(zhèn)的發(fā)展動脈，有很關(guān)鍵的用處。現(xiàn)在，國內(nèi)經(jīng)濟呈現(xiàn)大好形勢，城鎮(zhèn)建設(shè)項目逐次進行，但這與許多城市擁有舊地下管線的事實背道而馳。管路初設(shè)及鋪埋欠規(guī)范，無法適應(yīng)客戶對于當(dāng)前城鎮(zhèn)發(fā)展的需要。而且，低下網(wǎng)路的運行數(shù)據(jù)收集可能會耗費不少人力財力，難以確保數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確無誤，且數(shù)據(jù)存儲需由專人帶領(lǐng)，誤差是必然的。故而，為強化城鎮(zhèn)建設(shè)及自身發(fā)展，理當(dāng)做好城鎮(zhèn)市政網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)管及信息建設(shè)等兩項工作。同時，由于城市地下管網(wǎng)施工時間的不同，同一城市不同區(qū)域地下管網(wǎng)的綜合設(shè)計在材料，密封性和合理性方面存在較大差異。更重要的是，許多不可控的構(gòu)造和檢測因素導(dǎo)致城市地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)的發(fā)展缺乏統(tǒng)一的管井?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并且建立了空間數(shù)據(jù)庫拓撲分析和流向跟蹤。使這些工作成為不可能。

3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

（1）國外研究現(xiàn)狀。GIS是一種新型的科學(xué)和邊緣科學(xué)。GIS在大范圍數(shù)據(jù)整理與優(yōu)化領(lǐng)域有了一定進展，而且在應(yīng)對格局變動及軍事防御等方面也有顯著效能。國外不少發(fā)達國家在地下管路設(shè)計施工方面有很多探討。假若把公里/平方公里當(dāng)成計算基準(zhǔn)，那么日本、美國等國家已建設(shè)完成10幾個，德國個別區(qū)域甚至實現(xiàn)了五十余個，由單人占據(jù)管線長度出發(fā)，這些國家均大于4米，但是我國僅達到半米，國外不少國家已經(jīng)借助GIS在地下管道領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了不俗的成績。它們能夠生動呈現(xiàn)地下網(wǎng)絡(luò)水力徑流的線性流動，時刻監(jiān)測排水系統(tǒng)有無異常，同時可進行引流和排水的監(jiān)測，輔助保證水質(zhì)。此外，將這些軟件和相應(yīng)的電腦終端銜接，便于調(diào)控，以此來調(diào)整、監(jiān)控并優(yōu)化污水廠的負荷。

（2）國內(nèi)研究現(xiàn)況。我國在此領(lǐng)域開展研究稍滯后。從2000年到2006年，在中國開展城市地下管線調(diào)查和信息系統(tǒng)建設(shè)的城市（區(qū)）總數(shù)達到127個。目前仍有近70個城市尚未開展全面或全面的地下管線信息化工作。在東邊96個城市中，有將近一半進行了城鎮(zhèn)地下管網(wǎng)系統(tǒng)狀況調(diào)研及建設(shè)實施，西邊的五十一個城市里，有三分之一進行了此項工作。由此可見，國內(nèi)城鎮(zhèn)地下排水網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化監(jiān)管力度仍然較小，尤其是對于一些中小城市，發(fā)展相對滯后。同時，我國中西部各城鎮(zhèn)地下排水系統(tǒng)也基本未實現(xiàn)信息化監(jiān)管與調(diào)控。

4 現(xiàn)存主要問題

（1）沒有合理的監(jiān)管部門。城鎮(zhèn)的地下管網(wǎng)通常有8種類別，其中涉及供排水、燃氣、熱能、電力、通信、工業(yè)以及綜合整治管網(wǎng)。上述管網(wǎng)分別歸屬于排水單位、天然氣公司、熱力單元、通信及政府和工礦企業(yè)等部門負責(zé)與監(jiān)管。相對缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和監(jiān)管部門與對應(yīng)的清晰的機制，很難統(tǒng)籌。

（2）地下管網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)利用與統(tǒng)籌存在問題。恰恰是因為城鎮(zhèn)地下水管路歸口于不一樣的建設(shè)及監(jiān)管部門，導(dǎo)致其數(shù)據(jù)資料也由不同部門監(jiān)管。因為管網(wǎng)所屬部門對數(shù)據(jù)認識及需求的重要性有差異，導(dǎo)致其收集與整理這些資訊的途徑與方式各異，因而各部門數(shù)字化建設(shè)進度也不一致。加之當(dāng)前眾多地下水管網(wǎng)資料呈現(xiàn)出多源、復(fù)雜、零散和因地域而異的特性，這些數(shù)據(jù)就更加難以實現(xiàn)合理利用與有效統(tǒng)籌。

（3）地下管網(wǎng)資料共享平臺欠完善。不少政府單位規(guī)定了地下水管網(wǎng)數(shù)據(jù)資料的知識產(chǎn)權(quán)，同時設(shè)定了信息共享屏障，加之各單元溝通不暢，導(dǎo)致數(shù)據(jù)資料的共享相對滯后，信息難以實現(xiàn)快速同步。

（4）地下排水網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)動態(tài)更新較慢。地下排水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資料堪稱整個監(jiān)管體系的重中之重，盡快更新并按期維護內(nèi)部資料是保障平臺數(shù)據(jù)有效性與可利用性的僅有方式。行業(yè)技術(shù)規(guī)范則是實現(xiàn)地下排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)利用及分享的條件。同時，因為排水網(wǎng)絡(luò)資料呈現(xiàn)出一定的空間性，故而其隨時空的波動程度較大，收集這些數(shù)據(jù)的方式也是不同的，所以最終會留存很多版本的初始資料。

5 展望

智能化排水資訊系統(tǒng)借助GIS的部分可視化功能板塊，發(fā)揮不同信息技術(shù)的優(yōu)勢。污水處理信息動態(tài)釋放平臺和管網(wǎng)統(tǒng)計分析輔助平臺為公眾提供豐富，即時的城市污水處理信息。為公司提供充足的生產(chǎn)和決策數(shù)據(jù)。然而，整體資訊系統(tǒng)尚未全面施行，部分層次在實際應(yīng)用時沒有思考全面。今后的探討與實踐時，理當(dāng)持續(xù)強化這樣幾點：

（1）目前，部分城市只實現(xiàn)了城市排水管網(wǎng)GIS子系統(tǒng)的一些功能，并發(fā)布了綜合信息平臺中排水網(wǎng)絡(luò)的WEB信息。未來的研究將繼續(xù)開發(fā)泵站視頻監(jiān)控和排水網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等子系統(tǒng)。

（2）管網(wǎng)流量分析算法的改進僅限于非全流量的情況。

（3）跟隨城鎮(zhèn)更新不斷加快的腳步，排水系統(tǒng)也在持續(xù)革新，理當(dāng)夯實對各種管網(wǎng)空間平臺的適應(yīng)性研究。

參考文獻：

[1]何錦榮.淺談城市排水管網(wǎng)問題[J].山西建筑，2007，33（06）：199-200.