GIS在城市給水排水中的應用研究

陳晏

摘 要：文章結合筆者多年實踐經驗，將對GIS在城市給水排水中的應用意義進行分析，并對GIS在城市給水排水中的具體應用進行深入的研究和探討。以供廣大同行提供參考意見。

關鍵詞：GIS；城市給水排水；應用

近年來，我國社會建設得到了快速發展，城市人口劇增增長，城市配水系統的規模和復雜程度日益增大，導致原有的配水系統均出現不同程度的耗電量大、分布不均衡、供水壓力大等問題。為了更好的提高水資源利用率，減少能源消耗，確保城市的供水經濟與安全，更好的滿足人們需水要求，優化配水系統成為了擺在各供水部門面前的重要課題。給水排水管網是城市的重要基礎設施之一，其具有不可見性、分布集中的特點，這在一定程度上加大了對其管理難度。尤其是在城市配水系統規模不斷擴大，人們需水要求不斷增加的背景下，傳統的圖紙圖表管理方式已無法滿足城市給水排水的管理需求。而GIS，即地理信息系統，憑借其圖形化處理方式、強大的技術、信息功能在城市給水排水中得到了推廣應用，并具備較為廣闊的應用前景。

1 GIS在城市給水排水中的應用意義

就現階段給水排水管網管理過程中存在的現實性差、信息提供不準確、管理模式陳舊等問題，可以利用GIS技術建立起城市給水排水管網信息管理系統。從而實現城市管線布局的優化、給水排水管網管理的自動化以及提高資金利用率，避免出現不必要的資金浪費。其中，GIS技術建立起的城市給水排水管網信息管理系統是由統計計算模塊、斷面圖分析、信息輸出模塊、空間分析模塊、視圖模塊、數據管理模塊、查詢模塊、安全功能模塊、事故處理和分析模塊以及幫助功能模塊等構成。根據相關調查數據可知，該系統在投入使用過程中，收獲較為良好的效果。具體可將其應用意義概括如下：第一，能夠有效獲取與分析城市給水排水管網的信息，能夠幫助相關管理人員對給水排水管網的運行情況進行定量、定性的了解。第二，能夠建立起靈活的查詢模塊，能夠快速的在龐大的數據庫中查找到需要的管網信息，大大提升工作效率。第三，能夠建立起完善的圖文數據庫，為城市給水排水管理資料的維護與管理提供便利，以確保管網數據的實效性。第四，能夠迅速分析城市給水排水管網事故情況，并在第一時間內提供有效的解決方案，并將應進行檢修的檢查井以及需關閉的閥門進行準確輸出，為城市管網的維護與搶修提供有效指導。第五，能夠快速生成管網斷面圖，能夠將管網運行情況以及相應位置準確現實出來，將管網由隱蔽轉變為公開，能夠促進地下管線可視化管理的實現。

2 GIS在城市給水排水中的具體應用

2.1 水資源的管理和分析

GIS能夠管理與場地位置密切相關的地形、水文、土地利用及其它環境數據，并將它們與特定應用程序相關聯，從而對復雜的水資源問題進行綜合分析，所以GIS在該領域的應用研究非常多。MaUants等（1991）應用GIS做了比利時Vover流域的降雨和徑流相關情況的空間分析，為該流域地表水和地下水的聯合調度與管理提供了可靠的科學依據。Adams等利用GIS技術建立了能夠收集、維護并能按需要提供水資源和水文數據的系統，可以支持不同部門進行工程設計、地下水保護和研究。該系統能夠根據井點進行空間查詢，并能生成三維圖形。Oloufa等利用MapInfo2.0實現了地下水模擬和管理系統，他們以美國夏威夷的Oahu島為研究對象，建立了土壤類型、含水層、降雨量、地面徑流基礎數據庫，并利用MapBa—sic建立了點源濃度場模型，能以地圖和統計圖形式給出結果。很多國家的水資源部門都廣泛應用了GIS技術，作為水資源貧乏、水資源問題敏感的發展中國家一南非共和國，GIS在其政府水資源部門（DWAF）的應用很有特色，近幾年來，DWAF應用GIS于水政管理、流域研究、水質許可系統、地下水信息系統、水文地質編圖、水資源規劃和水資源可持續應用等諸多方面，取得了良好的綜合效益。

2.2 管網應急預警系統分析

通常情況下，往往會由于各種故障到導致城市給排水管網功能受到破壞，從而對城市正常給排水造成影響。因此，如何準確、快速的發現事故發生未知，并對閥門進行正確調度，將關閉閥門數量、停水區域以及維修時間降到最短成為了當前確保城市給水排水正常運行的關鍵所在。以往的處理方案通常是由相關技術人員采用圖紙的方式制定而成，但該種方式工作量巨大，且往往無法全面、準確以及及時的將管網結構信息提供出來，不但大大消耗了物力與人力資源，并且還容易由于人為失誤而導致錯誤的決策。而采用GIS管網應急預警系統，如果在運行管理中發生局部管網保爆炸，則系統管理人員可根據用戶提供給的有效地址位置在屬性數據庫以及管網地圖中尋找相應圖檔，并對發生爆炸管網的準確地理位置、埋設日期、管材、管徑以及具體的管段編號反映出來，并通過閥門調度程序來獲得最佳調度閥門的方案。從而將該些信息數據打印出來，并交由搶修人員進行有針對性的管網搶修。

2.3 水質污染狀況和趨勢分析

在評價區域水體質量現狀過程中，可以以監測水體上監測斷面所得數據為依據來全面、客觀的對整體區域的水體污染指標進行評價，并全面的將該區域空間分布情況、受污染程度以及排放到該水體工業污染源的比例反映出來，從而給相關環保決策者提供準確、及時的參考信息。通過利用GIS的路徑分析，可以得到廢水排放去向；利用GIS的疊加分析，即空間分析功能，可以提取行政區域內水體分布圖、水體污染程度圖；利用GIS的緩沖區分析，可對水體分布圖、水體污染程度圖相關要素做出包含或臨近分析，如顯示水體污染源影響范圍。另外對水體的各項監測指標進行月、季或年度比較，以圖表展示歷史變化趨勢，可得到各區域的污染發展態勢。

3 結語

總的來說，我國人口數量較為龐大，對于城市給排水需求較大。而由于城市給水網錯綜復雜，為了更好的滿足我國居民日漸增大的供水排水需求，應當在城市給水排水中運用GIS技術，并構建起科學的信息管理系統，以在最大程度上提升工作效率，將事故發生率降到最低，并且還能給相關管理部門提供有效的參考依據。然而，現階段GIS技術在我國城市給水排水中應用還不夠成熟，仍值得相關人員進行進一步的研究。

參考文獻

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