智慧管網對現代化城鎮建設的重要性以及塑料管道的機遇

黃海亮 陳旭東 宋科明 李統一 盧家濤

（1 中山大學化學學院；2 廣東聯塑科技實業有限公司）

0 引言

城市地下管網包括給排水、燃氣、供暖、電力、照明、燃油等多種專用管線及其附屬設施，如同城市的神經與血管，是城市的重要組成部分，也是城市賴以生存和發展的基礎保障，與城市的發展規模和速度有著密不可分的關系。如何科學高效地管理地下管線是政府相關部門需要重點考慮的問題。只有將城市地下管線的管理工作做得更加科學有序，才能更好地為城市發展助力。

1 中國城市地下管網現狀

隨著中國經濟的發展以及城鎮化進程的推進，地下管網的規模也飛速發展，已經從原來單一的供水管網發展成為建筑給排水、市政給排水、燃氣、電力通訊、工業、農業、供暖等等多種類型的管網。目前中國城市地下管網的管理方式主要以人力管理為主，自動化程度較低，與城市發展速度并不相符合[1]。具體而言，目前中國城市地下管網的特點如下：

⑴信息化程度不高，主要依靠人力管理：①管網日常維護主要依靠人力巡查，一旦出現事故，響應效率低，風險控制能力低，根本沒有對風險預警的能力[2]；②部分老舊線路單靠人腦進行記憶管理，容易造成記錄缺失。

⑵管網信息主要依靠紙質版本進行記錄：①隨著使用時間延長，部分記錄容易發生丟失，重新制作的難度與成本很高；②紙質版本資料零散，并沒形成一個完整體系，無法對新的工程有指導性作用，容易導致管網事故的發生；③零散維修的工程圖紙并不能反映整個街區的變化情況；④這種方式屬于管網數據靜態管理，無法描繪某一地區管網的現狀，無法對其進行分析；⑤一旦需要對紙質版本信息進行更新，成本高，耗費時間長[3]。

⑶管網管理權分散，不能形成統一整體：①城市地下管線歸口管理單位眾多，各管線的管理單位缺乏有效統一的協調和組織管理，管理效率低下；②現有不同的管線圖紙也是由各單位分別管理，管線管理部門很難拿到與現場一致的綜合管線圖，不利于施工單位推進相關工作，也容易引發管線事故。

城市的管網信息是城市建設發展的基本資料，只有在完整并且準確地掌握城市地下管網信息的基礎上，才能實現建立高效、科學的管網管理系統[4]。另外，由于管線類別復雜且數量眾多，單靠傳統的人力管理的方式已經跟不上城市管網發展的速度，對地下管網發展以及城市發展造成一定的阻礙，有必要從管理模式上進行革新。

2 建設“智慧管網”的重要性

智慧管網其實是一個綜合性的地理信息管理系統，這一系統建成有利于實現城市地下管網數字化、智能化的管理和服務，從而有利于智慧城市的建設，具有很重要的作用。

⑴基礎階段

通過采用物聯網[5]、云計算以及GIS（地理信息系統，Geographic Information Systems）技術等信息化手段將以前所有紙質版本的地下管線資料進行數字化入庫，建立一個綜合型的數字化地下管網模型，并對相關數據進行整理修改、系統地分析與管理，能迅速給出高精確度的管線模型，最終構建具備統計、分析以及三維顯示等功能的智慧管網信息系統，讓管理人員對整個城市地下管網有深刻且全面的了解。

⑵規劃施工階段

由于歷史原因，大多數城市現存的地下管網走向雜亂無章，浪費大量寶貴的地下空間資源，不利于城市發展。通過建立管線數據庫以及管線立體模型，能為施工方提供真實可靠的依據[6-7]，從而實現更科學的規劃以及施工。這不僅有利于減少管線破壞的事故，還能提高城市地下空間的利用率，減少重復投資，對城鎮發展以及地區環境保護都有重要意義。

⑶管理階段

①通過信息技術對管網運行狀態進行監控，并對收集的數據進行處理分析，從而實現事故預警，從而及時更換即將報廢的管材管件等，極大地提升管理人員對事故的響應效率，保障管網安全高效地運行。

②通過對管網工作狀態進行監控以及對管網內流體進行智能調度，能有效減少管網的磨損程度，從而有效延長管道的使用壽命。

③通過對不同用戶在用水、用氣以及供暖方面的數據進行分析，進而通過系統平臺對資源進行調控，實現更合理的分配，減少資源的浪費，有利于引導公眾養成節約資源的好習慣，也對環境保護有一定的作用。

④通過對排水管網進行全天候監控，不僅能有效降低城市發生內澇的概率，還能有效監控排污的情況，有效減少個人或企業偷排的情況。

3 政府政策

所謂的綜合管廊，是一個位于城市地下的隧道空間，它將各種管線集于一體，包括給排水、通訊、燃氣以及熱力管線等，設有專門的檢修口、吊裝口以及監控系統，實施統一規劃、統一設計、統一建設和管理，是現代化城市的重要基礎設施，是智慧管網的具體表現形式，近年來從國外逐步傳入中國，并在不同城市中逐步升溫。

為了推動綜合管廊在各城市落地生根，國家在十三五規劃中提出了地下管網的管廊建設，政府宣布將全面啟動地下綜合管廊建設，到2020 年力爭建成一批具有國際先進水平的地下綜合管廊。在管廊建設中明確提出利用電子識別、自動控制、互聯網技術等新型信息化手段，實現城市管線的安全、透明、可視化實時管理。表1是近年來政府各級部門發布與城市地下管網建設相關的重要文件。

一系列政策表明政府對城市管網建設的重視力度。其中可以看到：

⑴政府細化政策由城市排水擴大至城市所有地下管網，其中包括具體時間表以及規劃投資的數值等；

⑵提出在一定數量的大中城市開展地下綜合管廊試點工程，且“鼓勵管線單位入股組成股份制公司，聯合投資建設綜合管廊，或在城市人民政府指導下組成地下綜合管廊業主委員會，招標選擇建設、運營管理單位”，這意味著就資金落實以及項目收益分配等方面進行了進一步的梳理，有助加快地下管網政策落實。在新型城鎮化建設和社會環保意識提升的大背景下，未來地下管網（特別是排水管網[8]）投資逐步落實是大概率事件，這也是管道行業新的發展機遇。

4 塑料管道近年來的發展

與傳統的混凝土管道以及金屬管道相比，塑料管道在柔韌性、密封性、重量以及耐腐蝕性等方面擁有明顯優勢，是一種節能、節材、綠色環保的化學建材，在市場中的受歡迎程度越來越高[9]。為了推廣塑料管道這種綠色建材的使用，政府部門以及行業協會等也推出了不同的文件，為行業的發展指明了方向，保障行業的健康發展。表2 是近年來與塑料管道相關的文件[10-11]。

同時，現代城市化建設也為塑料管道的發展創造了廣闊的發展空間，主要包括以下兩個方面：①城市化建設發展：由于現代城市化建設發展迅速，也極大程度推動了城市周邊部分鄉鎮城市化發展，而城市內市政管道網絡也隨之不斷擴大和延伸，增大了市場對管道的需求。②舊城改造建設：我國很多城區都是20 世紀60 年代建立的，當時鋪設的管道材質大多數為混凝土以及金屬，其使用至今大多數都已經非常陳舊，部分已經到達使用年限，需要進行更新改造。這些都為塑料管道的發展帶來了巨大市場空間[12]。

表1 政府近年來對城鎮地下管網建設出臺的相關文件

表2 近年來關于推廣塑料管道的相關文件

在相關文件的引導下以及中國城鎮化浪潮之下，塑料管道需求量也隨之增多。塑料管道行業規模不斷擴大，產量也隨之提升。2011 年至2019 年間，全國產量由1000 萬噸增長到1600 萬噸。塑料管道的應用領域也隨之拓展，包括建筑給排水、市政給排水、電工套管、化工排污、電信、消防、農業灌溉等領域。根據中國塑料加工工業協會塑料管道專業委員會的數據，在2015 年，塑料管道在農業方面的占比接近30%，在市政給排水領域的占比都超過10%，在建筑排水、市政燃氣以及護套管方面的應用占比也接近10%，在城鎮建設中發揮著重要作用。

隨著智慧管網的概念以及物聯網等相關技術的不斷普及，賦予了塑料管道新的活力，充分發揮塑料管道在柔韌性、密封性、重量以及耐腐蝕性等方面的優勢，讓其在城市建設中的地位不斷提升并得到更廣泛的應用。

5 總結

近年來，塑料管道行業的規模不斷擴大，產品技術水平也不斷提高，塑料管道產品質量越來越高。在國家政策以及城鎮化浪潮之下，塑料管材的應用范圍越來越廣，在城市給排水系統、燃氣系統、供暖系統、電力系統以及通訊系統等領域發揮了重要的作用，在現代化社會的生產生活中幾乎無處不在，對促進社會發展和提升生活水平做出了積極貢獻。未來，在智慧城市以及智慧管網的浪潮之下，塑料管材將會得到進一步地發展，從而為中國新型城鎮化建設做出更多的貢獻。