基于GIS管理的排水管网系统设计
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摘 要：城镇排水系統是日常生活中必不可少的处理设施，与社会的方方面面特别是经济的全面发展和先导性息息相关。然而随着城镇化速度的加快，产业规模扩张的越来越快，人口数目也在骤增，给水排水的负荷在不断增加，如何实现对给水排水管网系统的有效设计及信息化管理至关重要。
关键词：排水网;市政;管理;设计
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.096
1 城市排水管网特点
（1）规模庞大。伴随社会经济的飞速前进，当前城市的地下管道与水、电、煤气等交织在一起，十分复杂。仅拿排水管路来说，其组成繁复，涉及范畴广，同时呈现一定的不确定性，可以说不是一个简单的网路，尤其对于人口相对密集，展开市政改造工作次数多的城镇，其排水系统的涉及范畴与繁琐程度是很难估量的。
（2）相关设施类别繁多。排水设施并不是单一的，其数目较多，通常涉及地下水管网、水渠、各类雨污水泵房及不同位置的监测仪器等。譬如，管渠用于流水，相邻2个检查井或别的相关建筑物间就设置1道管渠。检查井通常用于连接管段，也可作为操作人员展开管道检修维护工作的地方。泵站通常是在下游管段出现由于埋的太深或排水洪水位过高使得出水口有被洪水淹没倾向时，来对雨污水水位加以提高。
（3）呈现因地理方位而异的特征。排水系统的管路方位及相关配套设施与客户种类因地理呈现出较大的差异性，现实生产作业时，涉及到管路更新、停业检修或者新添用户等，都要结合管线长度、街道方位、间距等地理条件综合考虑。
2 基于GIS的城市排水管网设计
国内不少城镇相继构建了排水网络地理信息系统，也就是GIS，从而强化管网系统的监管力度。结合呈现显著地理分布特点的排水系统数据加以视觉判断与探究，并建立排水网络空间数据库，排水网络数据的即时更新和维护是排水网络GIS实践的重中之重。
地下排水系统也是城镇基建行业不可缺失的单元，堪称整个城镇的发展动脉，有很关键的用处。现在，国内经济呈现大好形势，城镇建设项目逐次进行，但这与许多城市拥有旧地下管线的事实背道而驰。管路初设及铺埋欠规范，无法适应客户对于当前城镇发展的需要。而且，低下网路的运行数据收集可能会耗费不少人力财力，难以确保数据收集的准确无误，且数据存储需由专人带领，误差是必然的。故而，为强化城镇建设及自身发展，理当做好城镇市政网络的监管及信息建设等两项工作。同时，由于城市地下管网施工时间的不同，同一城市不同区域地下管网的综合设计在材料，密封性和合理性方面存在较大差异。更重要的是，许多不可控的构造和检测因素导致城市地下管网信息系统的发展缺乏统一的管井数据标准，并且建立了空间数据库拓扑分析和流向跟踪。使这些工作成为不可能。
3 国内外研究现状分析
（1）国外研究现状。GIS是一种新型的科学和边缘科学。GIS在大范围数据整理与优化领域有了一定进展，而且在应对格局变动及军事防御等方面也有显著效能。国外不少发达国家在地下管路设计施工方面有很多探讨。假若把公里/平方公里当成计算基准，那么日本、美国等国家已建设完成10几个，德国个别区域甚至实现了五十余个，由单人占据管线长度出发，这些国家均大于4米，但是我国仅达到半米，国外不少国家已经借助GIS在地下管道领域的应用创造了不俗的成绩。它们能够生动呈现地下网络水力径流的线性流动，时刻监测排水系统有无异常，同时可进行引流和排水的监测，辅助保证水质。此外，将这些软件和相应的电脑终端衔接，便于调控，以此来调整、监控并优化污水厂的负荷。
（2）国内研究现况。我国在此领域开展研究稍滞后。从2000年到2006年，在中国开展城市地下管线调查和信息系统建设的城市（区）总数达到127个。目前仍有近70个城市尚未开展全面或全面的地下管线信息化工作。在东边96个城市中，有将近一半进行了城镇地下管网系统状况调研及建设实施，西边的五十一个城市里，有三分之一进行了此项工作。由此可见，国内城镇地下排水网络的数字化监管力度仍然较小，尤其是对于一些中小城市，发展相对滞后。同时，我国中西部各城镇地下排水系统也基本未实现信息化监管与调控。
4 现存主要问题
（1）没有合理的监管部门。城镇的地下管网通常有8种类别，其中涉及供排水、燃气、热能、电力、通信、工业以及综合整治管网。上述管网分别归属于排水单位、天然气公司、热力单元、通信及政府和工矿企业等部门负责与监管。相对缺乏统一的规范和监管部门与对应的清晰的机制，很难统筹。
（2）地下管网系统数据利用与统筹存在问题。恰恰是因为城镇地下水管路归口于不一样的建设及监管部门，导致其数据资料也由不同部门监管。因为管网所属部门对数据认识及需求的重要性有差异，导致其收集与整理这些资讯的途径与方式各异，因而各部门数字化建设进度也不一致。加之当前众多地下水管网资料呈现出多源、复杂、零散和因地域而异的特性，这些数据就更加难以实现合理利用与有效统筹。
（3）地下管网资料共享平台欠完善。不少政府单位规定了地下水管网数据资料的知识产权，同时设定了信息共享屏障，加之各单元沟通不畅，导致数据资料的共享相对滞后，信息难以实现快速同步。
（4）地下排水网络数据动态更新较慢。地下排水系统的数据资料堪称整个监管体系的重中之重，尽快更新并按期维护内部资料是保障平台数据有效性与可利用性的仅有方式。行业技术规范则是实现地下排水管网数据利用及分享的条件。同时，因为排水网络资料呈现出一定的空间性，故而其随时空的波动程度较大，收集这些数据的方式也是不同的，所以最终会留存很多版本的初始资料。
5 展望
智能化排水资讯系统借助GIS的部分可视化功能板块，发挥不同信息技术的优势。污水处理信息动态释放平台和管网统计分析辅助平台为公众提供丰富，即时的城市污水处理信息。为公司提供充足的生产和决策数据。然而，整体资讯系统尚未全面施行，部分层次在实际应用时没有思考全面。今后的探讨与实践时，理当持续强化这样几点：
（1）目前，部分城市只实现了城市排水管网GIS子系统的一些功能，并发布了综合信息平台中排水网络的WEB信息。未来的研究将继续开发泵站视频监控和排水网络规划等子系统。
（2）管网流量分析算法的改进仅限于非全流量的情况。
（3）跟随城镇更新不断加快的脚步，排水系统也在持续革新，理当夯实对各种管网空间平台的适应性研究。
参考文献：
[1]何锦荣.浅谈城市排水管网问题[J].山西建筑，2007，33（06）：199-200.
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