市政管理中排水管網信息化建設的作用

胡宇罡

摘要：隨著我國城市建設的步伐加快，城市排水管網的建設速度和更新速度不斷加快，因此迫切需要建立現代化的排水管網管理信息系統。文章以我國排水管網信息化建設的主要歷程出發，分析了國內排水管網管理中存在的問題，簡要介紹了以GIS技術為核心的主流排水管網管理系統及液位在線監測、水利模型等在排水管網管理中的作用。

關鍵詞：排水管網管理；地理信息系統；管理信息化建設；市政管理

城市排水管網系統是城市綜合地下管線的總稱，是市政工程基礎設施建設的重要組成部分，也是確保城市建設、環境保護、協調發展、防洪排澇的重要基礎設施。隨著我國城市化進程的飛速加快，為了保障社會經濟穩定發展和居民生活水平，市政基礎設施建設也在不斷更新升級。市政排水管網系統新建、改建、擴建工程逐漸增多。伴隨著城市人口數量的增加和自然惡劣天氣的影響，城市雨、污水排放量出現新高。因而導致城市排水管網系統越來越龐大和復雜，同時也對市政排水的管理、運行、維護提出了更高的要求。所以如何進行科學建設、高效的管理，使政府相關部門能夠全面、準確、及時地掌握排水管網信息，充分發揮排水管網信息在城市規劃、建設、運行和管理中的作用，對于城市建設和城市的可持續發展意義重大。

1.我國排水管網的發展歷程

1.1早期市政排水管理方式

自20世紀80年代始，我國開始市政排水管線信息系統建設，但由于當時的管線建設觀念和軟硬件等因素的影響，使得市政排水管線數據管理存在一些問題，如排水管網資料信息不完善、管理不集中、數據存儲方復雜精度不高等。也就導致對地下排水管線的地理分布和類型種類不明確和雨、污水排泄不及時甚至洪澇等災害事故的發生，給人民生活和國家財產造成威脅和損失。隨著城市的不斷發展和市政排水管線數量的日益增多，傳統的手工制圖、人工記憶和人工統計分析等管理方式很難適應快速發展的海量排水管線數據庫要求。于是計算機技術在市政工程的應用開始普及，上世紀90年代，政府開始在全國各地開展市政排水管線普查工作，利用計算機技術，逐步建立管線數據庫與信息管理系統，實現信息的數字化存儲和管理。這種排水管網信息系統的運用經歷了數據庫管理系統、數據庫管理系統和圖形相合、數據庫和圖形關聯等幾個歷程，為空間數據的檢索分析打下了基礎。

1.2運用GIS技術的管理方式

城市地下綜合管線信息和與之相關的地形、地物等環境信息從根本上都是地理信息。早期傳統的管線管理方法很難有效管理和分析復雜的地理信息。地理信息系統（GIS）是研究和管理空間位置和屬性數據的信息系統，它研究各種空間實體及其相互關系，借助特有的空間分析功能和可視化表達，完成統計分析、動態模擬和輔助決策等服務。由于GIS技術所具有的強大功能和優點，國內外研究者普遍認為，采用GIS技術實現城市管線空間和屬性數據的管理和分析，是構建地下管線管理信息系統的必由之路。21世紀以來，城市綜合管線信息系統發展迅速，各種專業管線，如排水管線信息系統也有了較大的發展。基于GIS的信息系統的開發技術已日趨成熟，按照不同用戶的需求，以流行的Arc GIS、Map Info等為平臺，采用VB、VC和NET等開發工具，較好地實現了管線信息管理的功能，并可將管線管理的職能與辦公自動化、數據庫管理系統有效結合，已經成為多個城市的規劃、建設與管理的有力工具。隨著前沿技術的不斷進步，排水管線系統逐漸向綜合的集成系統發展，廣泛集成GIS技術、計算機技術、數據庫技術互聯網技術、三維仿真技術和物聯網等技術，從進行管網的管理、分析向功能強大的模擬、決策支持方向發展，并與城市管理部門的日常業務緊密結合，為保障城市排水設施安全運行和輔助相關部門科學決策提供科學依據。

2.信息化建設在排水管網管理中的作用

市政排水管網信息化系統包含城市排水管網基礎數據、專題數據和業務數據。可以充分整合市政信息資源，實現信息獲取、信息傳遞、信息處理、信息再生和信息利用。排水管網地理信息系統、在線監測、水力模型的建設是城市排水管網信息化建設的重要組成部分。以下主要介紹排水管網地理信息系統、液位在線監測、水力模型等技術在排水管網管理中的作用。

2.1排水管網地理信息系統在市政排水工程中的作用

排水管網地理信息系統是集計算機圖形和數據庫于一體，儲存和處理空間信息的高新技術。即充分運用地理信息系統（GIS）強大的空間數據管理和分析能力，建立集設施資產管理、管網規劃與分析、運營管理、信息共享于一體的城市給、排水工程。使得全部排水設施的地理位置與相關屬性有機地結合，同時輔以相關的地形數據，將整個排水系統的排水現狀在1張圖上清晰地展示出來。這樣不僅可以準確掌握整個系統排水現狀，也可以清晰地看出各排水設施的具體位置、系統類型及連接關系，同時各排水設施的管徑、埋深等相關屬性信息也能在地理信息系統中很方便的查詢到。對于日常市政排水工程的監管、維護具有重要意義。

2.2液位在線監測在排水管網中的作用

成功建立排水管網液位在線監測系統，就像在錯綜復雜且隱蔽性很強的地下排水管網中裝上了“電子眼”，通過實時傳輸的數據我們就能夠及時了解管網的運行狀況，通過數據分析還能找出存在淤積和堵塞的管段，為管網養護工作提供依據。此外，還能幫助管理人員準確了解管網排水規律，及時掌握管網運行狀況。排水管網液位在線監測系統的建立、使我們能夠實時地了解管段的過流能力，通過數據分析就能準確了解各管段內的排水規律，出現排水高峰和低峰的時間，及降雨對合流制排水系統的影響等，從而以此為根據作出科學決策。圖1為某監測點處的液位監測數據，可清晰地展現管道過流能力及排水規律。圖2為某系統兩監測點間管道的水利坡度值，可以清晰看出管道過流能力較弱，容易出現淤積現象。

2.3水利模型在排水管網管理中作用

排水管網水力模型是指將管網物理屬性數據、地理信息系統與圣維南方程組曼寧公式等一系列相關聯的水文學水力學的理論公式抽象出的一整套數學模型可以模擬旱天及雨天污水管網中真實的水流狀況找出系統中的瓶頸管段也是排水管渠設計改造合理性分析和管網優化調度方案測評的首選工具模型軟件。建立排水管網水力模型，不僅可以進行排水管網數據梳理，了解系統排水現狀和系統中存在的問題。還能準確模擬管網運行狀況，找出存在瓶頸的管段，分析存在瓶頸的原因，提出科學決策。圖3為某系統旱天最不利運行狀況下的模型計算結果，通過查看充滿度大于1的管段在1d中的水位、流速等運行計算結果，便可找出存在瓶頸的管段。圖4為某超負荷運營管段2種設計改造方案的水利模型計算結果，可以清晰的查看改造效果。

3.結語

綜上所述，排水管網的信息化建設能大大提升排水管網的管理水平，也必將成為城市市政工程的發展趨勢，但由于這種新方法仍然需要更新和完善，所以就需要政府投入大量的人力、物力、財力去發展，同時提高整個行業對這種新型信息化的認知度，培養相關專業人才，以此來適應發展潮流，提高城市化管理水平，保證我國市政工程的長足發展。