基于GIS管理的排水管網系統設計

裴可新

摘 要：城鎮排水系統是日常生活中必不可少的處理設施，與社會的方方面面特別是經濟的全面發展和先導性息息相關。然而隨著城鎮化速度的加快，產業規模擴張的越來越快，人口數目也在驟增，給水排水的負荷在不斷增加，如何實現對給水排水管網系統的有效設計及信息化管理至關重要。

關鍵詞：排水網;市政;管理;設計

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

1 城市排水管網特點

（1）規模龐大。伴隨社會經濟的飛速前進，當前城市的地下管道與水、電、煤氣等交織在一起，十分復雜。僅拿排水管路來說，其組成繁復，涉及范疇廣，同時呈現一定的不確定性，可以說不是一個簡單的網路，尤其對于人口相對密集，展開市政改造工作次數多的城鎮，其排水系統的涉及范疇與繁瑣程度是很難估量的。

（2）相關設施類別繁多。排水設施并不是單一的，其數目較多，通常涉及地下水管網、水渠、各類雨污水泵房及不同位置的監測儀器等。譬如，管渠用于流水，相鄰2個檢查井或別的相關建筑物間就設置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）呈現因地理方位而異的特征。排水系統的管路方位及相關配套設施與客戶種類因地理呈現出較大的差異性，現實生產作業時，涉及到管路更新、停業檢修或者新添用戶等，都要結合管線長度、街道方位、間距等地理條件綜合考慮。

2 基于GIS的城市排水管網設計

國內不少城鎮相繼構建了排水網絡地理信息系統，也就是GIS，從而強化管網系統的監管力度。結合呈現顯著地理分布特點的排水系統數據加以視覺判斷與探究，并建立排水網絡空間數據庫，排水網絡數據的即時更新和維護是排水網絡GIS實踐的重中之重。

地下排水系統也是城鎮基建行業不可缺失的單元，堪稱整個城鎮的發展動脈，有很關鍵的用處。現在，國內經濟呈現大好形勢，城鎮建設項目逐次進行，但這與許多城市擁有舊地下管線的事實背道而馳。管路初設及鋪埋欠規范，無法適應客戶對于當前城鎮發展的需要。而且，低下網路的運行數據收集可能會耗費不少人力財力，難以確保數據收集的準確無誤，且數據存儲需由專人帶領，誤差是必然的。故而，為強化城鎮建設及自身發展，理當做好城鎮市政網絡的監管及信息建設等兩項工作。同時，由于城市地下管網施工時間的不同，同一城市不同區域地下管網的綜合設計在材料，密封性和合理性方面存在較大差異。更重要的是，許多不可控的構造和檢測因素導致城市地下管網信息系統的發展缺乏統一的管井數據標準，并且建立了空間數據庫拓撲分析和流向跟蹤。使這些工作成為不可能。

3 國內外研究現狀分析

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

（2）國內研究現況。我國在此領域開展研究稍滯后。從2000年到2006年，在中國開展城市地下管線調查和信息系統建設的城市（區）總數達到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地下管網系統狀況調研及建設實施，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，國內城鎮地下排水網絡的數字化監管力度仍然較小，尤其是對于一些中小城市，發展相對滯后。同時，我國中西部各城鎮地下排水系統也基本未實現信息化監管與調控。

4 現存主要問題

（1）沒有合理的監管部門。城鎮的地下管網通常有8種類別，其中涉及供排水、燃氣、熱能、電力、通信、工業以及綜合整治管網。上述管網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等部門負責與監管。相對缺乏統一的規范和監管部門與對應的清晰的機制，很難統籌。

（2）地下管網系統數據利用與統籌存在問題。恰恰是因為城鎮地下水管路歸口于不一樣的建設及監管部門，導致其數據資料也由不同部門監管。因為管網所屬部門對數據認識及需求的重要性有差異，導致其收集與整理這些資訊的途徑與方式各異，因而各部門數字化建設進度也不一致。加之當前眾多地下水管網資料呈現出多源、復雜、零散和因地域而異的特性，這些數據就更加難以實現合理利用與有效統籌。

（3）地下管網資料共享平臺欠完善。不少政府單位規定了地下水管網數據資料的知識產權，同時設定了信息共享屏障，加之各單元溝通不暢，導致數據資料的共享相對滯后，信息難以實現快速同步。

（4）地下排水網絡數據動態更新較慢。地下排水系統的數據資料堪稱整個監管體系的重中之重，盡快更新并按期維護內部資料是保障平臺數據有效性與可利用性的僅有方式。行業技術規范則是實現地下排水管網數據利用及分享的條件。同時，因為排水網絡資料呈現出一定的空間性，故而其隨時空的波動程度較大，收集這些數據的方式也是不同的，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借助GIS的部分可視化功能板塊，發揮不同信息技術的優勢。污水處理信息動態釋放平臺和管網統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和決策數據。然而，整體資訊系統尚未全面施行，部分層次在實際應用時沒有思考全面。今后的探討與實踐時，理當持續強化這樣幾點：

（1）目前，部分城市只實現了城市排水管網GIS子系統的一些功能，并發布了綜合信息平臺中排水網絡的WEB信息。未來的研究將繼續開發泵站視頻監控和排水網絡規劃等子系統。

（2）管網流量分析算法的改進僅限于非全流量的情況。

（3）跟隨城鎮更新不斷加快的腳步，排水系統也在持續革新，理當夯實對各種管網空間平臺的適應性研究。

參考文獻：

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