中國城市給水工程的發(fā)展現(xiàn)狀及GIS技術的應用

李楠++雷超++顧春明

摘要：自改革開放以來，我國經(jīng)濟經(jīng)歷幾十年的飛速發(fā)展，與之相伴的是城市人口的快速增長以及城市化進程的加快。水是人類耐以生存的重要資源之一。在人口不斷增長而水資源相對較為匱乏的沖突之下，我國不少城市都出現(xiàn)了不同程度的給水問題。而城市是國家經(jīng)濟發(fā)展的重要貢獻因素，因此如何有效保障城市供水顯得尤為重要。在此前提之下，對我國城市給水工程的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢進行充分的了解便顯得十分必要。

關鍵詞：城市給水工程；發(fā)展現(xiàn)狀；GIS

引言

所謂給水工程是指為滿足城鄉(xiāng)居民及工業(yè)生產(chǎn)等用水需要而建造的工程設施。它的任務是自水源取水，并將其凈化到所要求的水質(zhì)標準后，經(jīng)輸配水系統(tǒng)送往用戶。給水工程包括水源、取水工程、凈水工程、輸配工程四部分。

水是生命之源，城鎮(zhèn)中的居民時時刻刻離不開水，故此城市給水工程是城市中最重要的基礎設施之一、城市的生命工程。本世紀以來，我國城鎮(zhèn)化率提高了近10個百分點，城市的GDP增加了2.7倍、用水人口增長了53.8%；而城市的年用水總量只增加了11.5%，多年基本穩(wěn)定在500億m2左右；城市居民的人均日生活用水量從220L降低到172L，與國際發(fā)達國家基本保持一致。[1]雖然我國城市的總用水量呈現(xiàn)出穩(wěn)定的態(tài)勢，但是由于水資源相對匱乏以及部分地區(qū)盲目發(fā)展等原因，我國的城市給水工程仍存在許多問題與挑戰(zhàn)。而關注了解中國城市給水工程的發(fā)展現(xiàn)狀則正是解決這些問題的前提。

1.城市給水工程的規(guī)劃的發(fā)展現(xiàn)狀

作為城城市總體規(guī)劃的一個重要的組成部分，城市給水工程規(guī)劃是否合理直接影響到城市的發(fā)展、工業(yè)生產(chǎn)的增長和居民的正常生活。因此，在編制城市總體規(guī)劃同時，必須認真考慮城市給水工程規(guī)劃，使之互相協(xié)調(diào)，適應建設的需要。

1.1 給水工程規(guī)劃的深度

城市給水工程規(guī)劃應包括遠期規(guī)劃和近期規(guī)劃。一般認為，遠期規(guī)劃的主要內(nèi)容是：估算城市總用水量和一般地確定水質(zhì)要求；制訂水量、水質(zhì)的規(guī)劃原則和方案；合理選擇水源、取水口、水廠的規(guī)模和位置；規(guī)劃城市供水管網(wǎng)并進行平差計算，求出最佳方案，對取水水體和周圍環(huán)境提出較全面的環(huán)保要求和措施，估算總投資；繪制城市給水工程規(guī)劃圖。近期規(guī)劃一般應包括：城市給水工程現(xiàn)狀和存在問題；詳細計算近期城市總用水量；根據(jù)遠期規(guī)劃確定近期應建的水廠；對現(xiàn)狀給水管網(wǎng)和近期規(guī)劃給水管網(wǎng)分別進行平差計算；繪制近期規(guī)劃圖；對近期規(guī)劃進行投資概算。

而實踐中，有學者發(fā)現(xiàn)期限較短，給水往往又是城市發(fā)展的先決條件，而新的給水設施從編制計劃任務書到批準，從投資興建到全部建成投產(chǎn)又需要一定的時間，新設施運轉(zhuǎn)送水之日亦是近期規(guī)劃實現(xiàn)之時。因此他們認為，為加速進程和節(jié)省時力，在條件許可的城市，可將近期規(guī)劃和編制城市給水工程計劃任務書同時進行，即直接編制計劃任務書并呈請報批。盡早報批、盡早實施，只有這樣才有可能較迅速地彌補現(xiàn)有缺口，適應城市的發(fā)展。[2]

1.2 給水工程規(guī)劃用水量的預測制定

一個城市的總用水量是確定城市給水系統(tǒng)設計規(guī)模的重要參照，它影響到城市給水工程規(guī)劃是否科學合理。如果水量的預測過高了，則會導致過分擴大城市給水設施建設規(guī)模，造成某些供水設備較長時間的閑置，并且還會造成投資的浪費和無法在規(guī)劃年限內(nèi)收回建設資金，進而很難進行水價的控制管理；而預測過低，則會使規(guī)劃建設的供水設施不能滿足社會、經(jīng)濟發(fā)展的需求，還會導致重復建設輸配水管網(wǎng)等供水設施建設，造成了浪費。[3]

同一個城市的總用水量與居民生活用水量之間存在相對穩(wěn)定的比例關系，如下公式，用于預測城市總用水量：

其中， 為城市總用水量，m3/d； 為城市生活用水量，m3/d； 為城市各類不同用水量與生活用水量的比例系數(shù)， 的取值按城市的用水分類情況來確定。

城市居民生活用水量 由城市居民生活用水量指標乘以規(guī)劃人口數(shù)得到，所以如何準確得到城市居民生活用水量指標 是確定 的關鍵。[4]

2.GIS技術在給水管網(wǎng)的應用和發(fā)展趨勢

GIS是集采集、模擬、處理、檢索、分析和表達地理空間數(shù)據(jù)為一體的計算機系統(tǒng)。通過GIS技術可以將地理等相關的空間、位置、屬性、特性等信息進行統(tǒng)籌管理，并且能有效的同時進行空間分析。GIS技術應用于城市給水管網(wǎng)布置管理，可以起到如下作用[5]：

（l）將管網(wǎng)圖庫、空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫融為一體。把地形圖、給水管線以及各種設施的各種信息完全管理起來，并能夠隨時查找給水管網(wǎng)的相關信息，既能總體反映給水網(wǎng)全貌，又能清晰了解各個細節(jié)，有效地提高了管網(wǎng)管理工作的質(zhì)量與效率。

（2）能夠快速準確地檢索、統(tǒng)計、查詢、輸出工程所需要的各個相關圖片或信息資料，有利于規(guī)劃、設計和施工指導，大大提高了工程效率。

（3）GIS技術能運行實施信息模擬以及圖形處理，利用GIS數(shù)字高程模型可方便用三維模型顯示城市地形，同時參照實時監(jiān)測狀態(tài)，為決策者調(diào)度優(yōu)化提供更好更快的依據(jù)。

（4）通過專業(yè)分析工具，如水力計算、管網(wǎng)建模等，可以隨時掌握運行工況，如果出現(xiàn)事故，也能迅速針對處理，降低成本，提高效率。

城市給水管網(wǎng)作為縱橫交錯的巨大網(wǎng)絡，很難用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫建模管理，這些信息一般用圖紙、圖表描述，各種圖檔資料不甚齊全，在管理、計算時產(chǎn)生困難，GIS技術的推廣，為解決這些問題提供了一個平臺。

參考文獻：

[1]仇保興.我國城市水安全現(xiàn)狀與對策[J].給水排水，2014，01：1-7.

[2]萬學文.城市給水工程規(guī)劃的幾個問題[J].城市規(guī)劃，1979，05：26-28.

[3]王阿華.區(qū)域供水規(guī)劃中用水量指標取值探討[A].中國土木工程學會水工業(yè)分會給水委員會第八次年會[c].2001.

[4]王偉.城市給水工程規(guī)劃中總用水量預測方法的探索[J].山西建筑，2013，14：111-112.

[5]張譜，黨志良，武萌，陳惠民.基于GIS實現(xiàn)供水管網(wǎng)管理的可視化[J].中國給水排水，2008，06：59-62.endprint