城市污水管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

郝明亮　高松峰

（1.江西理工大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，江西　贛州　341000；2.河南城建學(xué)院測(cè)繪工程學(xué)院，河南　平頂山　467000）

城市污水管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

郝明亮1高松峰2

（1.江西理工大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，江西贛州341000；2.河南城建學(xué)院測(cè)繪工程學(xué)院，河南平頂山467000）

以城市污水管網(wǎng)信息系統(tǒng)研究分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)為研究?jī)?nèi)容，以用戶對(duì)于污水管網(wǎng)的日常管理為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)運(yùn)用地理信息系統(tǒng)的分析等功能，結(jié)合實(shí)際的調(diào)查，首先對(duì)城市污水管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)進(jìn)行需求調(diào)研，其次給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)，提出合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最后給出系統(tǒng)的開發(fā)方式。

GIS；城市污水管網(wǎng)；ArcEngine

城市污水管網(wǎng)被稱為城市的“靜脈”，其在維持城市環(huán)境衛(wèi)生，保障城市能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)中起著極其重要的作用，其通過(guò)水流將污染物收集起來(lái)，然后運(yùn)送到有污水處理設(shè)施的地方，從而將一個(gè)城市中產(chǎn)生的生活和生產(chǎn)污水及時(shí)排出，讓城市更加清潔，而且排入到水體中的污染物不至于對(duì)環(huán)境造成很大的破壞［1，2］。所以，城市污水管網(wǎng)是否能夠正常運(yùn)行，不僅關(guān)系城市的品味面貌，還關(guān)系到生活在城市中的人們的安全，是城市中不可或缺的一部分。

1　研究意義

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市一直在擴(kuò)大，很多城市開始出現(xiàn)大規(guī)模的人口遷移，土地的發(fā)展和用途也在迅速變化，導(dǎo)致包括污水管網(wǎng)系統(tǒng)在內(nèi)的城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到了有效的推動(dòng)。城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)不僅建設(shè)快速，而且大規(guī)模、飛快的更新，使城市污水管網(wǎng)管理更加困難。長(zhǎng)期以來(lái)，污水處理系統(tǒng)的管理問(wèn)題已日益明顯。例如，我國(guó)大多數(shù)城市仍然使用圖紙的方式保存管網(wǎng)數(shù)據(jù)，這種方式不僅需要大量的空間來(lái)存儲(chǔ)管網(wǎng)圖紙，而且伴隨時(shí)間的推移還容易發(fā)生損壞和丟失，從而導(dǎo)致基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不全、精度不夠，信息檢索也不方便，不利于不同地區(qū)和不同部門之間的數(shù)據(jù)共享，對(duì)城市的日常管理和規(guī)劃建設(shè)帶來(lái)了許多不便。同時(shí)，用傳統(tǒng)的調(diào)查手段獲取數(shù)據(jù)更新效率低，數(shù)據(jù)不能保持高度一致，信息很難保持一致性，落后的管網(wǎng)監(jiān)測(cè)工具、管道安全、管道水流動(dòng)和水質(zhì)量狀況不能得到有效的管理和掌握，因此也不能有效地處理事故。所以，為了適應(yīng)城市化的快速建設(shè)，使用更加先進(jìn)的管理方法來(lái)管理城市污水網(wǎng)絡(luò)，使用一種新技術(shù)已成為管理部門不得不考慮的問(wèn)題，這也有利于實(shí)現(xiàn)信息化城市建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展。地理信息系統(tǒng)（Graphy Information System，即GIS）技術(shù)為城市排水管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)的建立提供了有效的途徑來(lái)解決問(wèn)題。

2　關(guān)鍵技術(shù)

2.1最短路徑分析

地理信息系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)分析功能以對(duì)城市交通網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)（如電力線、電話線、網(wǎng)線、供給水管道等）等地理分析和數(shù)據(jù)模型化為主要目的。最短路徑問(wèn)題是地理信息系統(tǒng)中最常見(jiàn)的問(wèn)題，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)分析中最關(guān)鍵的問(wèn)題。其在城市公交和交通運(yùn)輸?shù)染€路的規(guī)劃及選擇中，網(wǎng)絡(luò)線路和電力電話線路的建造與維護(hù)，貨物運(yùn)輸?shù)淖畹统杀镜确治鲋杏兄浅Ｖ匾膽?yīng)用價(jià)值。

污水管網(wǎng)鋪設(shè)中涉及到路線的選址，爆管分析得到結(jié)果后，調(diào)度中心需要第一時(shí)間啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，以最節(jié)省時(shí)間的方式處理事故，這些涉及到最短路徑分析的問(wèn)題。

2.2爆管分析

污水管網(wǎng)爆管是指由于某種原因管道的破壞，從而引起污水管道破裂。污水管道爆管現(xiàn)象分為2種，一種是明漏，另一種是暗漏。明漏多指由于管道破裂和埋深比較淺時(shí)，管道內(nèi)的污水溢出到地面，這種現(xiàn)象很容易被發(fā)現(xiàn)。暗漏是指由于埋深較深或管道破裂較輕，管道內(nèi)溢出污水無(wú)法達(dá)到地面，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能被發(fā)現(xiàn)或一直未被發(fā)現(xiàn)的一種現(xiàn)象。這種情況需要專業(yè)的人員進(jìn)行管道壓力測(cè)試或巡邏才能被發(fā)現(xiàn)。本研究主要以明漏的管道為研究對(duì)象，為本課題的創(chuàng)新技術(shù)研究之一。

2.2.1管道內(nèi)因。管道內(nèi)因源于管道自身屬性和性質(zhì)，如管道的材質(zhì)、管道的埋設(shè)年齡、管徑、管深以及周圍的建筑物情況等。

2.2.2排水系統(tǒng)外因

①管道運(yùn)行壓力。據(jù)分析可知，管道的破損是由于管道中水壓超過(guò)管道所能承受的程度而引起的，而管道的爆管率隨著管道排水量的增加而增加，所以排污水量的增加，增加了爆管的概率。

②管道中污水流量。處于平穩(wěn)狀態(tài)的管道一般很難有異常發(fā)生，從力學(xué)角度分析，只有當(dāng)管道中污水流量突然出現(xiàn)較大流量時(shí)，管道會(huì)受到突然的壓力，對(duì)管道造成一定程度影響，如果流量較大就易引起污水管道的爆管。

③天氣影響。使用鋼性接口的排污管道，氣溫降低時(shí)，接口由于受牽拉而導(dǎo)致漏水。剛出現(xiàn)漏水時(shí)，由于漏水量較少，很難被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣溫升高，接口膨脹，流入土壤的漏水導(dǎo)致管道周圍土壤變形，導(dǎo)致爆管發(fā)生。管內(nèi)的水溫和管外的土壤溫度隨季節(jié)變化，使管道本身也隨溫度變化而伸縮運(yùn)動(dòng)，在管壁上產(chǎn)生相應(yīng)的軸向應(yīng)力。由虎克定律可知，冬天管道受軸向拉應(yīng)力，夏天管道受到軸向壓應(yīng)力，因此管網(wǎng)在高溫或低溫天氣爆管比氣溫適中天氣多。

3　城市污水管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)開發(fā)

3.1數(shù)據(jù)輸入

城市污水管網(wǎng)包括管線數(shù)據(jù)、陰井?dāng)?shù)據(jù)、處理站數(shù)據(jù)、導(dǎo)入數(shù)據(jù)，隨著城市化的逐步推進(jìn)往往涉及到數(shù)據(jù)的更新問(wèn)題。數(shù)據(jù)輸入功能提供了數(shù)據(jù)更新功能，如圖1所示。以輸入管線數(shù)據(jù)為例介紹數(shù)據(jù)更新的步驟，如圖2所示。

圖1　數(shù)據(jù)輸入菜單選項(xiàng)

圖2　數(shù)據(jù)輸入提醒

3.2三維數(shù)據(jù)顯示

三維數(shù)據(jù)顯示用于實(shí)現(xiàn)管線的三維可視化，以直觀的形式展現(xiàn)三維場(chǎng)景，可以在場(chǎng)景中用三維控件來(lái)控制三維場(chǎng)景。

4　結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析城市污水管網(wǎng)的實(shí)際使用需求以及污水管網(wǎng)自身存在的特點(diǎn)，集合地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)，探討實(shí)現(xiàn)了城市污水管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。根據(jù)不同用戶的需求，系統(tǒng)可以更加方便地更換地圖數(shù)據(jù)，更利于系統(tǒng)的推廣。系統(tǒng)的完成不僅改變了之前繁瑣的管道管理、檢查方式，而且提供給用戶方便直接的查詢分析工具，從而對(duì)于污水管網(wǎng)的管理更加便捷、科學(xué)。

Design and Implementation of an Urban Sewage Network Management Information System

Hao Mingliang1Gao Songfeng2
（1.School of Architectural and Surveying&Mapping Engineering，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou Jiangxi 341000；2.School of Surveying and Urban Spatial Information，Henan University of Urban Construction，Pingdingshan Henan 467000）

This paper was based on the urban sewage pipe network information system analysis，system design and implementation for research.To the user for the daily management of the sewage pipe network as a starting point，by using geographic information system analysis and other functions，combining with the actualinvestigation，first of all，the urban sewage pipe network management information system was researched，and then gave the overall design of the system design，put forward a reasonable system design，and finally gave the system development mode.

GIS；city sewage pipe network；ArcEngine

TU992

A

1003-5168（2016）05-0037-02

2016-04-21

郝明亮（1991-），男，碩士，研究方向：測(cè)繪工程GIS應(yīng)用開發(fā)。

［1］孫慧修，郝以瓊.排水工程［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

［2］周玉文，趙洪賓.排水管網(wǎng)理論與計(jì)算［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.