淺談現代化技術(shù)應用于供水管網(wǎng)的管理
摘要：分析了目前供水系統所面臨的問(wèn)題，指出了管網(wǎng)管理如何克服被動(dòng)管理，力求主動(dòng)、有序、有效的問(wèn)題，從現代化技術(shù)GIS的組成、發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化，論述了GIS應用于供水系統規劃設計、運行管理方法上提出了一些觀(guān)點(diǎn)。
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記錄儀 供水系統是城市市政管網(wǎng)的重要組成部分，屬城市基礎設施，隨著(zhù)城市規模的擴大，尤其廈門(mén)市政府提出的要把廈門(mén)建成一個(gè)海灣型城市的宏偉計劃，供水管網(wǎng)也隨之將越來(lái)越來(lái)龐大，但由于存在歷史及管理上的原因，城市地下的自來(lái)水管線(xiàn)埋設情況復雜，資料管理混亂，以至于許多地方的管線(xiàn)埋設狀況無(wú)法考證，造成了諸多設計上的失誤和基礎設施建設中的供水管線(xiàn)損壞的事故，給國家造成了不必要的巨大經(jīng)濟損失。因此，如何實(shí)現供水管網(wǎng)的信息化管理是值得深入探討的。
一、GIS技術(shù)的發(fā)展概況
在新興的信息產(chǎn)業(yè)中，GIS（GegraphicInfoemationSystem,地理信息系統）作為集計算機科學(xué)、地理學(xué)、測繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)和管理科學(xué)及相關(guān)學(xué)科等一體的新興邊緣學(xué)科，近30年來(lái)迅速興起。GIS將計算機技術(shù)和空間地理分布數據相結合，通過(guò)系統建立、空間操作與模型分析，為地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和工程設計，乃至企業(yè)鼓勵等方面的規劃、管理和決策提供有用的信息。目前GIS在國內外應用領(lǐng)域已相當廣泛，不但成功地應用于測繪、制圖、資源和環(huán)境等領(lǐng)域，而且已成為城市規劃、公共設施管理、工程建設的重要工具，此外GIS還進(jìn)入了軍事戰略分析與決策、商務(wù)策劃、文教衛生乃至人們日�；顒�(dòng)的各種領(lǐng)域中。據估計，人類(lèi)活動(dòng)的80%的信息與地理信息系統密切相關(guān)，因此GIS開(kāi)發(fā)和應用的前途和容量是不可限量的。目前GIS被認為是21世紀支柱性產(chǎn)業(yè)，是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分�！熬盼濉逼陂g國家科技部已將GIS列為“重中之重”的項目，并重點(diǎn)支持我國的GIS產(chǎn)業(yè)。
二、供水企業(yè)實(shí)現供水管線(xiàn)微機管理的重要性和必要性
㈠現行供水管網(wǎng)系統所面臨的問(wèn)題 �、庇脩�(hù)對供水安全性的要求提高
供水管網(wǎng)系統是一個(gè)龐大復雜的“反應器”，經(jīng)水廠(chǎng)處理合格的水，在管網(wǎng)中會(huì )發(fā)生一系列的物理、化學(xué)及生物反應而導致水質(zhì)下降。用戶(hù)對水量和水質(zhì)要求的提高也加大了供水系統的運行難度。
�、补┧б尕酱岣�
在滿(mǎn)足社會(huì )需求和環(huán)境保護要求的前提下，必須盡量減少供水成本。電費在自來(lái)水成本中所占比例較大（一般約為30%~40%），故降低電耗始終是貫徹節能方針，提高供水企業(yè)經(jīng)濟效益的重要環(huán)節。管網(wǎng)漏失在計算供水成本時(shí)往往被忽視，實(shí)際上它應是影響供水企業(yè)經(jīng)濟效益的重要因素。一般采用供水產(chǎn)銷(xiāo)差率代替漏失量進(jìn)行統計分析，供水產(chǎn)銷(xiāo)差率過(guò)大是長(cháng)期困擾我國供水行業(yè)的一個(gè)老大難問(wèn)題。隨著(zhù)近年來(lái)勞動(dòng)力價(jià)格的提高，勞動(dòng)力成本成為供水成本中一個(gè)不可忽視的項目。
�、彻芫W(wǎng)優(yōu)化運行要求管網(wǎng)布局科學(xué)
由于我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，城市化發(fā)展快，自來(lái)水普及率提高迅速而導致供水系統布局和規劃有欠科學(xué)，忽視了供水系統是一個(gè)多目標問(wèn)題，致使管線(xiàn)連接復雜、鋪設冗余，出現了管理困難、停留時(shí)間長(cháng)、事故影響范圍大等問(wèn)題，故應逐步改善管網(wǎng)布局以實(shí)現管網(wǎng)的優(yōu)化運行。
供水管線(xiàn)作為城市生命線(xiàn)系統的組成部分，其管理水平的高低，會(huì )直接影響到城市功能的發(fā)揮和社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，也關(guān)系到群眾生活和社會(huì )的安定，但由于城市供水管網(wǎng)具有種類(lèi)多、數量大、內容復雜、圖形與文字表格資料并存等特點(diǎn)，這使管網(wǎng)資料的管理存在著(zhù)許多困難，因此，管網(wǎng)數據的科學(xué)有效管理和如何為經(jīng)濟建設服務(wù)是我們當前迫切需要解決的問(wèn)題，運用現代GIS技術(shù)對城市供水管網(wǎng)資料進(jìn)行自動(dòng)化管理是一種行之有效的解決辦法。
三、應用MAPGIS供水管網(wǎng)信息系統實(shí)現供水管線(xiàn)的微機管理，主要談?wù)勔韵聨讉�(gè)方面： ㈠用戶(hù)水表管理
�、睏l件查詢(xún)用戶(hù)水表屬性：通過(guò)與水費收費系統的接口，可查詢(xún)到每一用戶(hù)的基本信息有：①接水點(diǎn)編號；②用戶(hù)地址；③電話(huà)號碼；④用水性質(zhì)；⑤水表表號；⑥入冊日期；⑦水表口徑；⑧拆換日期；⑨連接方法；⑩表前閥門(mén)口徑；⑾表后閥門(mén)口徑；⑿實(shí)時(shí)讀取水表用水量；⒀繳交水費歷史情況。
�、蔡峁┧�、用戶(hù)管理等功能，按照行業(yè)工作流程，提高辦公效率。
㈡管網(wǎng)維護管理
�、笨蓜�(dòng)態(tài)了解管網(wǎng)中設備的使用情況，MAPGIS供水管網(wǎng)信息系統提供自動(dòng)檢查管網(wǎng)中超過(guò)使用年限和維修次數的設備，為動(dòng)態(tài)掌握管網(wǎng)現狀提供直接依據，也可手動(dòng)查找。這一項工作可為管網(wǎng)運行部及業(yè)務(wù)技術(shù)部提供管網(wǎng)更新改造、閥門(mén)更新工作計劃直接依據，可建立獨立的管道敷設、拆除、添改的逐年臺帳，與管網(wǎng)的現狀資料有機的結合，可以追查管網(wǎng)歷年的變遷情況，有利于管網(wǎng)的維修管理，對整個(gè)管網(wǎng)現狀一目了然，掌握管道相近平行及立交的其它管線(xiàn)情況，同時(shí)也明確列出了管網(wǎng)設備報廢情況，為固定資產(chǎn)的的管理提供了有效的數據。
�、灿捎谑姓A建設發(fā)展快，城市地下供水管線(xiàn)的管位、走向、標高、坐標都比較混亂，又缺乏詳細準確的資料，MAPGIS供水管網(wǎng)信息系統可為在施工過(guò)程中提供完整的信息資料，避免施工單位損壞地下供水管線(xiàn)，造成事故，減少不必要經(jīng)濟損失，此外，MAPGIS供水管網(wǎng)信息系統也提供輔助數據編輯，可對改建工程中的構筑物如閥門(mén)井、水表井、排污井等及管線(xiàn)偏移情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，為今后市政基礎設施建設服務(wù)。這項工作就要求施工單位必須提供詳細準確的竣工資料給管理部門(mén)，同時(shí)，對改建項目中的設備的固定資產(chǎn)重新進(jìn)行審核確認調整。
�、缡鹿侍幚�
供水管線(xiàn)損壞是事故處理最經(jīng)常碰到的情況，造成城市地下供水管線(xiàn)被損壞的事故主要有兩個(gè)方面，首先，對管線(xiàn)安全造成威脅的潛在因素有⑴管網(wǎng)圖件反映不夠真實(shí)、準確，其原因有①管線(xiàn)歷史悠久，資料陳舊；②城建發(fā)展迅速，管理滯后；③早期測繪手段不規范，圖件表述不統一；④施工中更改設計，制作竣工圖時(shí)未能?chē)栏癜殃P(guān)，造成與實(shí)地不符，⑵施工人員技術(shù)素質(zhì)不高和責任心不強，⑶片面追求速度，忽視管網(wǎng)運行的安全，⑷只講經(jīng)濟效益，忽視保護管網(wǎng)運行環(huán)境的技術(shù)措施，⑸缺乏保護管網(wǎng)的必要知識和法規意識，第二，管線(xiàn)損壞的直接因素有⑴市政基礎設施建設施工中，機械直接損害，⑵管網(wǎng)環(huán)境介質(zhì)產(chǎn)生不均勻應力，⑶自然因素影響如地震、大氣大量降水、地下空洞等等，而MAPGIS供水管網(wǎng)信息系統綜合考慮以上各種因素，其事故處理功能主要采用人機交互的方式進(jìn)行，指定事故確切位置，由系統自動(dòng)計算需關(guān)閥門(mén)，受影響用戶(hù)，停水區域等，并打印搶修單、停水通知單等。
1.管網(wǎng)運行部可根據管網(wǎng)中的設備如閥門(mén)、消防栓等日常運行情況，對失靈設備進(jìn)行檢修，系統可根據需要維修的管點(diǎn)提供相關(guān)信息，以便工作人員能更有效準確制定檢修設備工作計劃。
2.此外，也可通過(guò)采用GIS與
GPS相結合，在管網(wǎng)事故緊急搶修時(shí)，一方面通過(guò)
GPS系統準確獲取搶修車(chē)的地面位置和路面交通情況，并將數據實(shí)時(shí)傳給GIS，計算最短行車(chē)路線(xiàn)，另一方面利用GIS的關(guān)閥搜索、管網(wǎng)狀態(tài)仿真模型，快速分析事故的影響范圍和程度，模擬管網(wǎng)動(dòng)態(tài)變化，以便調度管網(wǎng)相關(guān)設施，確保供水服務(wù)質(zhì)量。顯然與傳統的事故處理相比，顯示出現代信息技術(shù)高效率的優(yōu)勢。
�、韫芫W(wǎng)設計
�、蹦壳�，由于供水管網(wǎng)新建、擴建、改建的任務(wù)逐年增加，迫切需求實(shí)用的管網(wǎng)水力分析及擴建改造優(yōu)化設計的軟件系統，而MAPGIS供水管網(wǎng)信息系統中的管網(wǎng)設計功能可代替以往工程改建、擴建時(shí)繁瑣的手工勞動(dòng)，以提高工作效率和準確程度。根據用戶(hù)的用水需求，在指定范圍內進(jìn)行管網(wǎng)設計，竣工后再將圖形連同其屬性一起回帖進(jìn)管網(wǎng)系統，不僅準確、快捷，而且減少了工作量，提高了工作效率。
�、苍O計優(yōu)化有利于城市供水管網(wǎng)的合理布局與科學(xué)調整，為日后管網(wǎng)的優(yōu)化調度奠定良好的基礎，而且通過(guò)GIS將管網(wǎng)大量的基礎數據、水力分析計算、優(yōu)化設計計算以及設計方案輸出等集成為易于操作的專(zhuān)業(yè)軟件，為設計人員的實(shí)際應用提供了極大方便。
�、楣芫W(wǎng)運行調度
�、币粋�(gè)大型、復雜的管網(wǎng)要做到安全可靠、經(jīng)濟合理的運行并非易事。GIS根據可靠、準確的管網(wǎng)運行資料，建立管網(wǎng)數學(xué)模型，并據此對管網(wǎng)運行工況進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，實(shí)現管網(wǎng)優(yōu)化運行。
�、苍贕IS的支持下，管網(wǎng)的結構參數和狀態(tài)參數融為一體，可以利用GIS數字高程模型，模擬管網(wǎng)水壓分布狀態(tài)，并以二維或三維圖形直觀(guān)顯示，也可以在多水源管網(wǎng)中尋求管網(wǎng)內供水分界線(xiàn)的變化規律，以合理設置供水分界地帶的測壓點(diǎn)，并確定各測壓點(diǎn)之間的相關(guān)關(guān)系，MAPGIS供水管網(wǎng)信息系統根據管網(wǎng)中的測壓點(diǎn)的實(shí)時(shí)壓力值數據，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)繪制等水壓線(xiàn)，為運行優(yōu)化調度提供決策依據，這樣制水公司生產(chǎn)調度部門(mén)就能科學(xué)有效調整水廠(chǎng)的出廠(chǎng)水壓實(shí)時(shí)壓力值，滿(mǎn)足各用戶(hù)的用水需求，有效降低千噸水用電耗，節約制水成本。在管網(wǎng)服務(wù)壓力滿(mǎn)足用戶(hù)要求的前提下，有效控制管網(wǎng)壓力、合理分配壓力，則管網(wǎng)漏水量的損失可以極大的降低，從而，有效降低供水產(chǎn)銷(xiāo)差率。
�、诚到y根據用水情況及管網(wǎng)的各種信息可進(jìn)行管網(wǎng)負荷水力計算和新建管網(wǎng)水力計算，這樣就可科學(xué)有效控制管網(wǎng)中的不同口徑管道的經(jīng)濟運行能力，管網(wǎng)運行調度管理部門(mén)通過(guò)管網(wǎng)水力計算數據，確定最優(yōu)的開(kāi)泵方案，根據壓力值，及時(shí)知道各個(gè)區域的供水情況，并根據結果進(jìn)行相應的調度處理。這樣，就可以有效降低運行成本（降低電耗），節約制水成本。
四、結束語(yǔ)
城市如何設防才能保住我們的生命線(xiàn)工程和地下管線(xiàn)綜合管理是一項綜合性很強的系統工程，供水企業(yè)一方面要依靠現代化科學(xué)技術(shù)，實(shí)現供水管網(wǎng)的信息化管理，另一方面需要一整套完善的法規政策，才能根據事故的性質(zhì)和肇事的情節進(jìn)行經(jīng)濟損失賠償和罰款處理，并建立自己的管線(xiàn)稽查執法隊伍。
業(yè)務(wù)：