數字管網技術在城市河道水環境治理中的應用

周平 孫鵬宇 唐東軍 王菲 王丞雨

【摘 ?要】在治理城市水環境過程中，需要獲取排水管線的斷面尺寸、分布走向等數據，然后對不同管道中的水體進行取樣分析，最終確定河道的實際情況。由于城市排水管線埋藏于地下，因此要想實現取樣、監測具有一定難度。數字管網技術則能夠解決這一問題，因此，在城市水環境質量中得到了廣泛應用。

【關鍵詞】數字管網技術;城市河道;水環境治理

1數字管網的特點分析

在對河道相關水環境進行污染治理的時候，需針對污染源開展截污納管的相關工作，采取對排水管線進行相關探測，獲取排水管線斷面尺寸、走向、高程以及接管流向等數據，并對污水進行分段取樣分析，進而獲得污染源的具體分布以及水環境被污染的程度。城市排水管線具有隱蔽性，水質具有動態性，因此準確掌握城市管網所具有的這些特點是科學、合理、有效地對數字化城市管網相關管理系統進行設計的前提條件。

1.1準確性

城市管網大多分布在地面以下，并且給排水管道、燃氣管道等多種管道相互交錯，這就給實際的管道管理和水體取樣增加了很大難度。而數字管理則能夠將管道信息立體化地呈現在計算機上，從而便于技術人員更加準確地掌握不同管道的分布情況和實際走向。根據數字管網圖，技術人員可以很快鎖定某條管道，并利用傳感器完成對管道內部水樣的分析和黑臭水體流向的跟蹤，然后為污水治理提供了具體的思路。

1.2隱蔽性

由于城市排水管線大部分都是在地面以下，埋深大，鋪設竣工后，只能通過相關資料獲取其管位方面、深度方面、種類方面、材料方面等信息。

1.3動態性

以往在進行河道水環境治理時，需要先進行管道水體取樣，然后送到實驗室進行成分分析，整個過程需要花費較多的時間，河道水環境治理的效率不高。除此之外，由于河道中的水體是不斷流動的，這就給動態監測增加了困難。基于信息技術的數字管網，可以利用前段傳感器動態的反饋管道信息，通過源源不斷的數據傳輸為終端計算機進行管道動態監測提供了數據支持。

1.4長期效益顯著

在數字管網建設和使用的初期，需要一定的資金和技術支持。與此同時，為了盡可能地方便后期對管網信息進行監測，還必須做好詳細的調查、規劃，盡可能地避免排數管道與其他市政管道相互重疊。因此，短期來看數字管網的成本投入高，效益回報慢。但是從長遠來看，數字管網無論是在節約人力成本還是提高水環境治理成效上，都可以取得極大的回報。

2數字管網在城市水環境治理中的具體工作內容

近年來，隨著政府部門對河道水環境治理關注程度的提升以及相關技術的發展，為數字管網的應用提供了良好的條件。國內部分經濟相對發達的城市已經開始試點使用數字管網技術，結合技術的實際應用效果來看，數字管網技術主要的工作內容包含以下幾方面。

2.1追蹤河道污染來源

追蹤對河道造成污染的污染來源，掌握雨污合流管道、截流管道以及排污口部分的位置及具體數量;掌握各種污染源的詳細情況;抽樣調查典型污染源的排污情況和水質特點;掌握污染源內部及外部的環境條件，按屬性對其分類;結合污染負荷相關指標規定，評估其污染程度。

2.2開展截污納管工作

城市工業密集區或居民區，是河道水環境遭到破壞的重點區域，因此在進行污染來源監測時可以有針對性地對這些區域進行調查。利用數字管網技術，可以從源頭上獲取這些單位或區域的截污納管分布情況，然后直接獲取污染源中污染成分，并為源頭治理提供必要的參考。

2.3測定污染源中的成分指標

對污染源中的COD、BOD和氨氮進行指標測定，具有工業性質的污水來源還應進行特征性污染物檢測，結合河道污染相關負荷值方面的相關分析，明確對河道造成污染的關鍵及主要污染源種類，查明來源，有針對性地進行整治，提升其治理工作效率。除此之外，利用計算機處理軟件還能夠對河道污染相關負荷值進行分析，并且根據事實數據預測下一步污染物的流向以及評估對河道水環境造成的危害。

3數字管網技術在河道水環境治理中的應用

3.1構建相關信息系統

“水環境數字化信息管理系統”是河道水環境信息化形式管理方面的軟件系統，該系統主要是基于該市區數字化形式的地圖背景，通過GIS技術及探測技術，構建該市在河道水環境有關排水管網方面和污染源管治方面的信息系統，以提升該市排水管理方面的信息化程度。此系統由8個分系統所構成，分別是管網系統、河渠系統、統計查詢、數據維護、輔助決策、追蹤顯示、輔助數據和幫助。該系統以數字化三維圖形處理技術以及GIS業界先進的數據庫管理技術為基礎，配合先進的計算機網絡技術，為系統高效運行提供了可靠的技術保障。該系統提供開放性數據共享端口，可以為城市管理部門提供詳細準確的排水系統建設基礎資料。這一信息系統還能夠實現多種工作和技術的有機融合，將排水管網、水質監測和管道管理等納入一體，為減輕管理壓力、提高水質監測效率起到了重要幫助。采取管線物探的方式對排水管線進行探測并調查河道內淤泥厚度，將探測所得數據成果結合工作實際需求建成排水網絡系統數據庫，實現對河道水體的實時監控，將管線監測工作同淤泥、黑臭水體相關調研進行有機結合、將探測工作和截污納管進行有機結合、將探測工作和系統開發進行有機結合、將系統開發工作和河道管理進行有機結合，實現城市水環境管理的數字化建設。

3.2采取的方法

第一，對城市河道兩岸的排水管線進行探測，對于污染流入河道的形式、單位時間內的流量進行統計。然后在同一天內的多個時間段進行河道水體取樣，通過對污水的化驗分析明確水環境受污染的情況。第二，重點檢查那些和污染源有關聯的地下排水管線，在對污染源進行追蹤的時候不受管道直徑大小的局限，重點調查清楚具有旱天污水來源的管道。第三，對于雨污合流形式的管道要重點調查，對其各上游分支管線進行分類，確定其排入性質為雨水、污水或是合流污水，此外還需對污染源所在的外部管網進行分析。第四，采用測流速或測容量等方式針對重點出水口部位及關鍵污染來源部位污水量等進行測定。第五，采用定點分時取樣收集污水樣品，并對其中存在的COD、BOD和氨氮等主要污染物成分進行檢測。第六，利用探測數據建立三維數字化模擬系統，構成排水系統的可視化管理基礎性平臺。第七，利用專業軟件對探測數據、檢測數據進行分析整理，構建數據庫。

4結語

總之，在城市水環境治理過程中，對城市進行地下管線相關的探測技術已相對成熟，但是將數字管網系統應用于水環境污染的分析、污染源追蹤以及分類評價方面卻是一個新的挑戰。城市河道水環境治理已經成為城市現代化建設和創建文明衛生城市一種重要手段。導致城市河道水體出現淤泥、變成黑臭水體的原因是多樣的，既包括城市擴張人口增加、污染物排放增多，也包括城市水處理系統不完善等。近年來，隨著信息技術的成熟發展，依托于信息技術、網絡技術和計算機技術建立而來的數字管網在河道水環境治理中發揮了重要作用，通過建立統一的數據分析平臺，對污染源進行動態監控，可以顯著減少污染物排放和處理效率，改善城市水環境。

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（作者單位：中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司）