數(shù)字管網(wǎng)技術(shù)在城市河道水環(huán)境治理中的應(yīng)用

周平 孫鵬宇 唐東軍 王菲 王丞雨

【摘 ?要】在治理城市水環(huán)境過程中，需要獲取排水管線的斷面尺寸、分布走向等數(shù)據(jù)，然后對不同管道中的水體進行取樣分析，最終確定河道的實際情況。由于城市排水管線埋藏于地下，因此要想實現(xiàn)取樣、監(jiān)測具有一定難度。數(shù)字管網(wǎng)技術(shù)則能夠解決這一問題，因此，在城市水環(huán)境質(zhì)量中得到了廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字管網(wǎng)技術(shù);城市河道;水環(huán)境治理

1數(shù)字管網(wǎng)的特點分析

在對河道相關(guān)水環(huán)境進行污染治理的時候，需針對污染源開展截污納管的相關(guān)工作，采取對排水管線進行相關(guān)探測，獲取排水管線斷面尺寸、走向、高程以及接管流向等數(shù)據(jù)，并對污水進行分段取樣分析，進而獲得污染源的具體分布以及水環(huán)境被污染的程度。城市排水管線具有隱蔽性，水質(zhì)具有動態(tài)性，因此準(zhǔn)確掌握城市管網(wǎng)所具有的這些特點是科學(xué)、合理、有效地對數(shù)字化城市管網(wǎng)相關(guān)管理系統(tǒng)進行設(shè)計的前提條件。

1.1準(zhǔn)確性

城市管網(wǎng)大多分布在地面以下，并且給排水管道、燃?xì)夤艿赖榷喾N管道相互交錯，這就給實際的管道管理和水體取樣增加了很大難度。而數(shù)字管理則能夠?qū)⒐艿佬畔⒘Ⅲw化地呈現(xiàn)在計算機上，從而便于技術(shù)人員更加準(zhǔn)確地掌握不同管道的分布情況和實際走向。根據(jù)數(shù)字管網(wǎng)圖，技術(shù)人員可以很快鎖定某條管道，并利用傳感器完成對管道內(nèi)部水樣的分析和黑臭水體流向的跟蹤，然后為污水治理提供了具體的思路。

1.2隱蔽性

由于城市排水管線大部分都是在地面以下，埋深大，鋪設(shè)竣工后，只能通過相關(guān)資料獲取其管位方面、深度方面、種類方面、材料方面等信息。

1.3動態(tài)性

以往在進行河道水環(huán)境治理時，需要先進行管道水體取樣，然后送到實驗室進行成分分析，整個過程需要花費較多的時間，河道水環(huán)境治理的效率不高。除此之外，由于河道中的水體是不斷流動的，這就給動態(tài)監(jiān)測增加了困難?；谛畔⒓夹g(shù)的數(shù)字管網(wǎng)，可以利用前段傳感器動態(tài)的反饋管道信息，通過源源不斷的數(shù)據(jù)傳輸為終端計算機進行管道動態(tài)監(jiān)測提供了數(shù)據(jù)支持。

1.4長期效益顯著

在數(shù)字管網(wǎng)建設(shè)和使用的初期，需要一定的資金和技術(shù)支持。與此同時，為了盡可能地方便后期對管網(wǎng)信息進行監(jiān)測，還必須做好詳細(xì)的調(diào)查、規(guī)劃，盡可能地避免排數(shù)管道與其他市政管道相互重疊。因此，短期來看數(shù)字管網(wǎng)的成本投入高，效益回報慢。但是從長遠(yuǎn)來看，數(shù)字管網(wǎng)無論是在節(jié)約人力成本還是提高水環(huán)境治理成效上，都可以取得極大的回報。

2數(shù)字管網(wǎng)在城市水環(huán)境治理中的具體工作內(nèi)容

近年來，隨著政府部門對河道水環(huán)境治理關(guān)注程度的提升以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，為數(shù)字管網(wǎng)的應(yīng)用提供了良好的條件。國內(nèi)部分經(jīng)濟相對發(fā)達的城市已經(jīng)開始試點使用數(shù)字管網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合技術(shù)的實際應(yīng)用效果來看，數(shù)字管網(wǎng)技術(shù)主要的工作內(nèi)容包含以下幾方面。

2.1追蹤河道污染來源

追蹤對河道造成污染的污染來源，掌握雨污合流管道、截流管道以及排污口部分的位置及具體數(shù)量;掌握各種污染源的詳細(xì)情況;抽樣調(diào)查典型污染源的排污情況和水質(zhì)特點;掌握污染源內(nèi)部及外部的環(huán)境條件，按屬性對其分類;結(jié)合污染負(fù)荷相關(guān)指標(biāo)規(guī)定，評估其污染程度。

2.2開展截污納管工作

城市工業(yè)密集區(qū)或居民區(qū)，是河道水環(huán)境遭到破壞的重點區(qū)域，因此在進行污染來源監(jiān)測時可以有針對性地對這些區(qū)域進行調(diào)查。利用數(shù)字管網(wǎng)技術(shù)，可以從源頭上獲取這些單位或區(qū)域的截污納管分布情況，然后直接獲取污染源中污染成分，并為源頭治理提供必要的參考。

2.3測定污染源中的成分指標(biāo)

對污染源中的COD、BOD和氨氮進行指標(biāo)測定，具有工業(yè)性質(zhì)的污水來源還應(yīng)進行特征性污染物檢測，結(jié)合河道污染相關(guān)負(fù)荷值方面的相關(guān)分析，明確對河道造成污染的關(guān)鍵及主要污染源種類，查明來源，有針對性地進行整治，提升其治理工作效率。除此之外，利用計算機處理軟件還能夠?qū)拥牢廴鞠嚓P(guān)負(fù)荷值進行分析，并且根據(jù)事實數(shù)據(jù)預(yù)測下一步污染物的流向以及評估對河道水環(huán)境造成的危害。

3數(shù)字管網(wǎng)技術(shù)在河道水環(huán)境治理中的應(yīng)用

3.1構(gòu)建相關(guān)信息系統(tǒng)

“水環(huán)境數(shù)字化信息管理系統(tǒng)”是河道水環(huán)境信息化形式管理方面的軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是基于該市區(qū)數(shù)字化形式的地圖背景，通過GIS技術(shù)及探測技術(shù)，構(gòu)建該市在河道水環(huán)境有關(guān)排水管網(wǎng)方面和污染源管治方面的信息系統(tǒng)，以提升該市排水管理方面的信息化程度。此系統(tǒng)由8個分系統(tǒng)所構(gòu)成，分別是管網(wǎng)系統(tǒng)、河渠系統(tǒng)、統(tǒng)計查詢、數(shù)據(jù)維護、輔助決策、追蹤顯示、輔助數(shù)據(jù)和幫助。該系統(tǒng)以數(shù)字化三維圖形處理技術(shù)以及GIS業(yè)界先進的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)為基礎(chǔ)，配合先進的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為系統(tǒng)高效運行提供了可靠的技術(shù)保障。該系統(tǒng)提供開放性數(shù)據(jù)共享端口，可以為城市管理部門提供詳細(xì)準(zhǔn)確的排水系統(tǒng)建設(shè)基礎(chǔ)資料。這一信息系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)多種工作和技術(shù)的有機融合，將排水管網(wǎng)、水質(zhì)監(jiān)測和管道管理等納入一體，為減輕管理壓力、提高水質(zhì)監(jiān)測效率起到了重要幫助。采取管線物探的方式對排水管線進行探測并調(diào)查河道內(nèi)淤泥厚度，將探測所得數(shù)據(jù)成果結(jié)合工作實際需求建成排水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對河道水體的實時監(jiān)控，將管線監(jiān)測工作同淤泥、黑臭水體相關(guān)調(diào)研進行有機結(jié)合、將探測工作和截污納管進行有機結(jié)合、將探測工作和系統(tǒng)開發(fā)進行有機結(jié)合、將系統(tǒng)開發(fā)工作和河道管理進行有機結(jié)合，實現(xiàn)城市水環(huán)境管理的數(shù)字化建設(shè)。

3.2采取的方法

第一，對城市河道兩岸的排水管線進行探測，對于污染流入河道的形式、單位時間內(nèi)的流量進行統(tǒng)計。然后在同一天內(nèi)的多個時間段進行河道水體取樣，通過對污水的化驗分析明確水環(huán)境受污染的情況。第二，重點檢查那些和污染源有關(guān)聯(lián)的地下排水管線，在對污染源進行追蹤的時候不受管道直徑大小的局限，重點調(diào)查清楚具有旱天污水來源的管道。第三，對于雨污合流形式的管道要重點調(diào)查，對其各上游分支管線進行分類，確定其排入性質(zhì)為雨水、污水或是合流污水，此外還需對污染源所在的外部管網(wǎng)進行分析。第四，采用測流速或測容量等方式針對重點出水口部位及關(guān)鍵污染來源部位污水量等進行測定。第五，采用定點分時取樣收集污水樣品，并對其中存在的COD、BOD和氨氮等主要污染物成分進行檢測。第六，利用探測數(shù)據(jù)建立三維數(shù)字化模擬系統(tǒng)，構(gòu)成排水系統(tǒng)的可視化管理基礎(chǔ)性平臺。第七，利用專業(yè)軟件對探測數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)進行分析整理，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。

4結(jié)語

總之，在城市水環(huán)境治理過程中，對城市進行地下管線相關(guān)的探測技術(shù)已相對成熟，但是將數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用于水環(huán)境污染的分析、污染源追蹤以及分類評價方面卻是一個新的挑戰(zhàn)。城市河道水環(huán)境治理已經(jīng)成為城市現(xiàn)代化建設(shè)和創(chuàng)建文明衛(wèi)生城市一種重要手段。導(dǎo)致城市河道水體出現(xiàn)淤泥、變成黑臭水體的原因是多樣的，既包括城市擴張人口增加、污染物排放增多，也包括城市水處理系統(tǒng)不完善等。近年來，隨著信息技術(shù)的成熟發(fā)展，依托于信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)建立而來的數(shù)字管網(wǎng)在河道水環(huán)境治理中發(fā)揮了重要作用，通過建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析平臺，對污染源進行動態(tài)監(jiān)控，可以顯著減少污染物排放和處理效率，改善城市水環(huán)境。

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（作者單位：中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司）