淺談現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用于供水管網(wǎng)的管理
摘要：分析了目前供水系統(tǒng)所面臨的問題，指出了管網(wǎng)管理如何克服被動管理，力求主動、有序、有效的問題，從現(xiàn)代化技術(shù)GIS的組成、發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化，論述了GIS應(yīng)用于供水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、運行管理方法上提出了一些觀點。
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記錄儀 供水系統(tǒng)是城市市政管網(wǎng)的重要組成部分，屬城市基礎(chǔ)設(shè)施，隨著城市規(guī)模的擴大，尤其廈門市政府提出的要把廈門建成一個海灣型城市的宏偉計劃，供水管網(wǎng)也隨之將越來越來龐大，但由于存在歷史及管理上的原因，城市地下的自來水管線埋設(shè)情況復(fù)雜，資料管理混亂，以至于許多地方的管線埋設(shè)狀況無法考證，造成了諸多設(shè)計上的失誤和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的供水管線損壞的事故，給國家造成了不必要的巨大經(jīng)濟損失。因此，如何實現(xiàn)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(tǒng)）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年來迅速興起。GIS將計算機技術(shù)和空間地理分布數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過系統(tǒng)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(shè)計，乃至企業(yè)鼓勵等方面的規(guī)劃、管理和決策提供有用的信息。目前GIS在國內(nèi)外應(yīng)用領(lǐng)域已相當(dāng)廣泛，不但成功地應(yīng)用于測繪、制圖、資源和環(huán)境等領(lǐng)域，而且已成為城市規(guī)劃、公共設(shè)施管理、工程建設(shè)的重要工具，此外GIS還進入了軍事戰(zhàn)略分析與決策、商務(wù)策劃、文教衛(wèi)生乃至人們?nèi)粘；顒拥母鞣N領(lǐng)域中。據(jù)估計，人類活動的80%的信息與地理信息系統(tǒng)密切相關(guān)，因此GIS開發(fā)和應(yīng)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，并重點支持我國的GIS產(chǎn)業(yè)。
二、供水企業(yè)實現(xiàn)供水管線微機管理的重要性和必要性
㈠現(xiàn)行供水管網(wǎng)系統(tǒng)所面臨的問題 �、庇脩魧┧踩缘囊筇岣�
供水管網(wǎng)系統(tǒng)是一個龐大復(fù)雜的“反應(yīng)器”，經(jīng)水廠處理合格的水，在管網(wǎng)中會發(fā)生一系列的物理、化學(xué)及生物反應(yīng)而導(dǎo)致水質(zhì)下降。用戶對水量和水質(zhì)要求的提高也加大了供水系統(tǒng)的運行難度。
⒉供水效益亟待提高
在滿足社會需求和環(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(jié)能方針，提高供水企業(yè)經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)。管網(wǎng)漏失在計算供水成本時往往被忽視，實際上它應(yīng)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)銷差率代替漏失量進行統(tǒng)計分析，供水產(chǎn)銷差率過大是長期困擾我國供水行業(yè)的一個老大難問題。隨著近年來勞動力價格的提高，勞動力成本成為供水成本中一個不可忽視的項目。
�、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，自來水普及率提高迅速而導(dǎo)致供水系統(tǒng)布局和規(guī)劃有欠科學(xué)，忽視了供水系統(tǒng)是一個多目標問題，致使管線連接復(fù)雜、鋪設(shè)冗余，出現(xiàn)了管理困難、停留時間長、事故影響范圍大等問題，故應(yīng)逐步改善管網(wǎng)布局以實現(xiàn)管網(wǎng)的優(yōu)化運行。
供水管線作為城市生命線系統(tǒng)的組成部分，其管理水平的高低，會直接影響到城市功能的發(fā)揮和社會經(jīng)濟的發(fā)展，也關(guān)系到群眾生活和社會的安定，但由于城市供水管網(wǎng)具有種類多、數(shù)量大、內(nèi)容復(fù)雜、圖形與文字表格資料并存等特點，這使管網(wǎng)資料的管理存在著許多困難，因此，管網(wǎng)數(shù)據(jù)的科學(xué)有效管理和如何為經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)是我們當(dāng)前迫切需要解決的問題，運用現(xiàn)代GIS技術(shù)對城市供水管網(wǎng)資料進行自動化管理是一種行之有效的解決辦法。
三、應(yīng)用MAPGIS供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)實現(xiàn)供水管線的微機管理，主要談?wù)勔韵聨讉�方面： ㈠用戶水表管理
�、睏l件查詢用戶水表屬性：通過與水費收費系統(tǒng)的接口，可查詢到每一用戶的基本信息有：①接水點編號；②用戶地址；③電話號碼；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表前閥門口徑；⑾表后閥門口徑；⑿實時讀取水表用水量；⒀繳交水費歷史情況。
�、蔡峁┧怼⒂脩艄芾淼裙δ�，按照行業(yè)工作流程，提高辦公效率。
㈡管網(wǎng)維護管理
�、笨蓜討B(tài)了解管網(wǎng)中設(shè)備的使用情況，MAPGIS供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)提供自動檢查管網(wǎng)中超過使用年限和維修次數(shù)的設(shè)備，為動態(tài)掌握管網(wǎng)現(xiàn)狀提供直接依據(jù)，也可手動查找。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、閥門更新工作計劃直接依據(jù)，可建立獨立的管道敷設(shè)、拆除、添改的逐年臺帳，與管網(wǎng)的現(xiàn)狀資料有機的結(jié)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，對整個管網(wǎng)現(xiàn)狀一目了然，掌握管道相近平行及立交的其它管線情況，同時也明確列出了管網(wǎng)設(shè)備報廢情況，為固定資產(chǎn)的的管理提供了有效的數(shù)據(jù)。
�、灿捎谑姓A(chǔ)建設(shè)發(fā)展快，城市地下供水管線的管位、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(tǒng)可為在施工過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，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(tǒng)也提供輔助數(shù)據(jù)編輯，可對改建工程中的構(gòu)筑物如閥門井、水表井、排污井等及管線偏移情況進行動態(tài)管理，為今后市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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，同時，對改建項目中的設(shè)備的固定資產(chǎn)重新進行審核確認調(diào)整。
�、缡鹿侍幚�
供水管線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被損壞的事故主要有兩個方面，首先，對管線安全造成威脅的潛在因素有⑴管網(wǎng)圖件反映不夠真實、準確，其原因有①管線歷史悠久，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(guī)范，圖件表述不統(tǒng)一；④施工中更改設(shè)計，制作竣工圖時未能嚴格把關(guān)，造成與實地不符，⑵施工人員技術(shù)素質(zhì)不高和責(zé)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(guī)意識，第二，管線損壞的直接因素有⑴市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(yīng)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(tǒng)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行，指定事故確切位置，由系統(tǒng)自動計算需關(guān)閥門，受影響用戶，停水區(qū)域等，并打印搶修單、停水通知單等。
1.管網(wǎng)運行部可根據(jù)管網(wǎng)中的設(shè)備如閥門、消防栓等日常運行情況，對失靈設(shè)備進行檢修，系統(tǒng)可根據(jù)需要維修的管點提供相關(guān)信息，以便工作人員能更有效準確制定檢修設(shè)備工作計劃。
2.此外，也可通過采用GIS與
GPS相結(jié)合，在管網(wǎng)事故緊急搶修時，一方面通過
GPS系統(tǒng)準確獲取搶修車的地面位置和路面交通情況，并將數(shù)據(jù)實時傳給GIS，計算最短行車路線，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)動態(tài)變化，以便調(diào)度管網(wǎng)相關(guān)設(shè)施，確保供水服務(wù)質(zhì)量。顯然與傳統(tǒng)的事故處理相比，顯示出現(xiàn)代信息技術(shù)高效率的優(yōu)勢。
�、韫芫W(wǎng)設(shè)計
⒈目前，由于供水管網(wǎng)新建、擴建、改建的任務(wù)逐年增加，迫切需求實用的管網(wǎng)水力分析及擴建改造優(yōu)化設(shè)計的軟件系統(tǒng)，而MAPGIS供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)中的管網(wǎng)設(shè)計功能可代替以往工程改建、擴建時繁瑣的手工勞動，以提高工作效率和準確程度。根據(jù)用戶的用水需求，在指定范圍內(nèi)進行管網(wǎng)設(shè)計，竣工后再將圖形連同其屬性一起回帖進管網(wǎng)系統(tǒng)，不僅準確、快捷，而且減少了工作量，提高了工作效率。
�、苍O(shè)計優(yōu)化有利于城市供水管網(wǎng)的合理布局與科學(xué)調(diào)整，為日后管網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度奠定良好的基礎(chǔ)，而且通過GIS將管網(wǎng)大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、水力分析計算、優(yōu)化設(shè)計計算以及設(shè)計方案輸出等集成為易于操作的專業(yè)軟件，為設(shè)計人員的實際應(yīng)用提供了極大方便。
㈤管網(wǎng)運行調(diào)度
�、币粋�大型、復(fù)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(jù)可靠、準確的管網(wǎng)運行資料，建立管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此對管網(wǎng)運行工況進行動態(tài)模擬，實現(xiàn)管網(wǎng)優(yōu)化運行。
�、苍贕IS的支持下，管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)融為一體，可以利用GIS數(shù)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顯示，也可以在多水源管網(wǎng)中尋求管網(wǎng)內(nèi)供水分界線的變化規(guī)律，以合理設(shè)置供水分界地帶的測壓點，并確定各測壓點之間的相關(guān)關(guān)系，MAPGIS供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)根據(jù)管網(wǎng)中的測壓點的實時壓力值數(shù)據(jù)，實時動態(tài)繪制等水壓線，為運行優(yōu)化調(diào)度提供決策依據(jù)，這樣制水公司生產(chǎn)調(diào)度部門就能科學(xué)有效調(diào)整水廠的出廠水壓實時壓力值，滿足各用戶的用水需求，有效降低千噸水用電耗，節(jié)約制水成本。在管網(wǎng)服務(wù)壓力滿足用戶要求的前提下，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)銷差率。
�、诚到y(tǒng)根據(jù)用水情況及管網(wǎng)的各種信息可進行管網(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(diào)度管理部門通過管網(wǎng)水力計算數(shù)據(jù)，確定最優(yōu)的開泵方案，根據(jù)壓力值，及時知道各個區(qū)域的供水情況，并根據(jù)結(jié)果進行相應(yīng)的調(diào)度處理。這樣，就可以有效降低運行成本（降低電耗），節(jié)約制水成本。
四、結(jié)束語
城市如何設(shè)防才能保住我們的生命線工程和地下管線綜合管理是一項綜合性很強的系統(tǒng)工程，供水企業(yè)一方面要依靠現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，實現(xiàn)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(guī)政策，才能根據(jù)事故的性質(zhì)和肇事的情節(jié)進行經(jīng)濟損失賠償和罰款處理，并建立自己的管線稽查執(zhí)法隊伍。
業(yè)務(wù)：