城市供水管網信息化建設初探
——以湖北荊州為例

文｜湖北荊州水務集團有限公司 曹安陵

湖北松滋市自來水公司 徐群峰

城市供水管網是給水系統供水到用戶的重要環節，給水管線需要遍布整個給水區域，管網投資大，往往要占到給水系統總投資的50%～70%。由于供水管網具有投資大，隱蔽性強等特點，整理完善城市管網資料，建立健全各類不同比例的管網技術檔案就顯得尤為重要。同時，城市供水管網檔案的建立，具有歷史憑證功能。對現有管網進行分析，掌握管網發展潛力，改變管網不合理布局，提高供水安全可靠性，降低管網漏失率，改善管網水質，用最經濟的投資和最優化的運營成本來滿足城市供水的需求和發展，進而提高整個給水系統的效率，將起到其它硬件無法替代的作用。管網資料的詳細、確切，完整與否，直接體現出企業的管網管理水平。

荊州水務集團有限公司自1954年建立至2013年，管徑DN75mm以上的管道長度達到947.6km。隨著今后城市功能的不斷完善，供水面積的不斷擴大和供水半徑的拓展，地下管網的管理工作難度越來越大。如果不采取相應搶救性措施建立完善的管網資料，以后的管網管理工作就會形成混亂局面，尤其是隨著公司“活檔案、活地圖”的老職工相繼離退，管網管理的連續性也將被迫中斷。如何建立詳實、可靠的第一手管網檔案資料及程序呢，首先要弄清楚管網技術檔案的主要內容，它是從設計、施工、竣工、管網現狀四部分組成。第一個重點就是設計，設計是一切工作的龍頭，圖紙是工程師的語言，也是客觀準確表達設計人員設計構想的最直接手段，在圖紙上加強對城市道路和地形進行精確定位就顯得尤為重要。圖紙上需標明三個以上的參照物，注明破口管道與標識性參照物的相對位置，節點詳圖清晰、明了，使設計圖能準確無誤地指導施工。其次是在施工中需做好技術交底工作，注重隱蔽工程的中間驗收和記錄。在管道捌點處埋設管道樁，非金屬管鋪上管道示蹤線，以便今后的管網探測。三是豐富竣工資料的內容和確?？⒐べY料的完整性，適當增加周圍地面情況、埋深、管基質地狀況、管道竣工年限等條目，完成竣工圖的繪制，進一步完善基礎圖文資料檔案，以便日后充分利用、分析、研究。最后精心繪制管網竣工圖，竣工圖要真實、準確的反映管網實際情況，最大限度的為管網管理工作創造好的技術支持。

城市建設規模由小到大逐漸發展，有些檔案資料未能及時收集，年代久遠的部分工程圖就成了“盲區”，給供水企業管網管理工作帶來了難度。因此，及時進行搶救性地挖掘工作就顯得尤為重要，補測、補繪，就是主要手段之一，內容包括摸底、查訪、整理等幾個階段。

摸底階段，我們針對整個城市管網不夠明確和詳細的地方，深入現場，核實有關管網資料，根據現有的原始資料或老職工的記憶進行現場挖掘、查找，對找到的管道及附件設施進行實地測量，現場繪制草圖，在草圖上標明管道的長度、轉角、座標、埋深、管徑、材質。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測。對調查工作有疑問的管道，反復請教老職工，通過召開座談會的形式，明確管線的具體位置并在現場予以核對。對于不便開挖的管道采用管線探測儀、方便，快捷地探測到真實的管線分布情況。同時，結合地形圖及時更新不同口徑的管線資料，修改完善，為今后的管網管理工作打好基礎。

整理階段包括根據城市街區分布狀況，按路段對管網資料進行分類編目，并依據管道接水分支點的狀況進行梳理，編制出城區設計資料總目錄，做到條目清晰、分類明確、便于檢索。依據收集的資料，繪制1∶500的街區切塊圖，綜合形成1∶1000、1∶2000、1∶5000、1∶10000各類管網分布圖。對現有的圖紙，逐年進行添加、補充，以便完善最基礎給水管網管理資料。

通過各種手段形成的各類圖紙，過去我們一直采用傳統方式。為了便于新增管線上圖更準確、及時，便于長期實施動態管理，應盡早建立供水系統地理信息系統（GIS）、供水系統實時運行數據監測（SCADA）和給水管網計算機動態模擬技術。實施管理信息化和建立數字通信技術平臺，能夠實施給水管網數據的錄入、管理、分析、檢索、成圖輸出等功能，并可滿足地下管線的勘探，數據入庫管理及施工管理的需要，為規劃、設計施工等部門提供準確可靠的地下管線分布走向、埋深及各種專業屬性信息。該系統的建立，將為形成高精度的地下管網參數及相關資料奠定了良好的基礎。

系統組成：該系統以管線的圖性，屬性數據庫為核心，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據錄入，空間分析和管線檢索子系統構成，各系統關系圖為右圖所示：

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

系統有以下功能：

（一）圖形庫存的實時更新與管理，將管網圖數字化或矢量化輸入，編輯管網基礎數據，建立相應的數據庫，迅速直觀地構造供水網絡。系統提供自動分層功能，可對管網進行分層管理。

（二）管道爆管搶修輔助決策，在爆管的情況下快速查找漏點，發散性地搜索受影響的閘門與停水用戶，確定最優關閘方案和智能化搶修方案，繪出事故發生地點的管網圖，自動生成搶修單。

（三）管網數據模型的建立，為管網平差及管線設計提供技術支持。系統提供節點水壓法、管段流量法、環方程法等方法進行管網平差計算。根據平差結果，計算節點水壓，自動繪制管網等水壓線，標記低壓范圍及涉及的相應用戶。自動搜索供水路徑，并顯示管段的運行參數。系統提供管線設計窗口，協助設計人員完成設計任務。

（四）管網設施的維修、保養及日常生產信息的管理，根據管道維修記錄，建立各種重要設施的保養卡，從而方便、快捷地實施有效管理。

荊州自來水供水管網信息化建設，采用三步走的策略，通過一步一個臺階，使我司的管網管理躍上一個新臺階，提高供水企業的經濟效益和社會效益。

第一步：主要完成管網的數字化入庫工作，這主要將記載在圖紙上的管網圖形數據，地下管網探測結果通過數字化工作錄入計算機中，由計算機管理，這是一切工作的基礎。以后工作圍繞數字化圖展開，利用圖形庫存，完成規劃圖、現狀圖、成果圖的自動生成和打印輸入。

第二步：建立管網地理信息系統（管網GIS）和數據采集與通信網絡系統（管網SCADA系統），實現數據信息采集和處理自動化。建立良好的追蹤分析和預警機制，健全事故記錄制度，完善查詢分析系統和圖庫管理系統。

第三步：邁向網絡化的聯網方案，通過供水管網GIS系統與供水調度系統數據的交叉互訪。通過對管網壓力、流量、水質等實時數據的交換，對運行的管網進行水力計算與動態分析，及時反映供水管網的運行狀態及所存在的問題，為供水調度和管網改造提供決策依據。也為管網事故，提供應急響應方案和最優處理措施。

提高管網資料管理水平，加速信息化建設進程，實現城市管網運行的智能化管理，才能真正促進企業技術進步，提升企業誠信服務的能力，取得企業社會效益和經濟效益的雙贏。