城市排水管網的信息化建設與使用

（一）早期傳統的管理方式

把地下管線規劃好、管理好是把城市建設好的必要條件。我國的地下管線信息系統建設起步于20世紀80年代，但由于當時的管線管理觀念落后，軟硬件及相關技術不成熟等因素，地下管線數據管理還存在很多問題。當前，我國城市發展迅速，城市的容載量在不斷增長，各類建筑如雨后春筍般遍布各地，致使排水管線分布數量暴增且分布更為復雜。此時，運用傳統的手工制圖已經難以適應社會快速發展的需求，在數據暴增的情況下必須需要更加高效的智能處理設備對海量的信息和書籍加以分析，計算機以及相關技術的發展無疑為其提供了極大的便利和高效工作的可能。自上世紀末起，我國政府開始加大投入，采用現代化計算機技術對城市管線的分布加以調查，收集大量的數據并加以整理分析和存儲，其發展過程主要有以下幾點：

第一，運用數據庫管理系統，管線屬性數據存儲在數據庫系統中，可有效管理管線屬性數據，如錄入、修改、查詢等，但缺乏空間數據，不具備管理圖形和空間檢索分析的功能；

第二，數據庫管理系統和圖形相結合，但屬性和圖形數據分別存儲，彼此不關聯，圖形信息不能被系統自動提取和利用；

第三，數據庫與圖形相互聯系，將單個圖像設置相應屬性或檢索屬性，為數據庫的調用和分析做好鋪墊和前提。然而，由于該技術的運用難度較高，尤其大數據環境下管理效率至關重要，否則阻礙空間的分析能力。

（二）基于GIS技術的管理方式

城市地下綜合管線是基于一定的地理環境而建設的，因此從根本上而言城市地下綜合管線信息以及其地下地上的相關自然環境都屬于地理信息，而利用傳統的管線管理技術難以對其地理信息加以撲捉和管理。然而，地理信息系統基于網絡技術以及空間分析功能，能夠對收集的信息加以統計和分析并進行動態模擬，使數據以直觀化的形式進行呈現，為工作人員提供了豐富了數據參考便于制定決策。因其功能強大且優勢突出，在世界過低均得到廣泛運用更推動了排水管網信息化建設的進程。

（一）高效管理多源可視化數據

排水管網管理信息系統中包含了大量的數據信息，在工作中可以隨時通過數據庫根據信息的屬性加以調用。

如：地形數據、航空影像、DEM等，改善了傳統管網數據單一、記錄分散、不完整的局面，為市政管理部門的業務應用、決策分析和數據共享奠定了堅實的數據基礎。通過多種數據的疊加和可視化顯示，使得排水管網流經的確周圍的自然環境和社會環境以直觀化的姿態呈現在工作人員面前，進而便于其全面了解實際情況。同時，數據庫的存儲能力使其能夠根據用戶的需求調出不同時期的排水管網信息，在城市改造中加以參考和對比。而隨著三維仿真技術和虛擬現實技術的日漸成熟，對管線點、管線線數據進行自動三維建模并疊加道路、建筑物等三維模型，實現管線數據任意角度的三維瀏覽，能夠對管網地下與地下的場景進行還原，為設計部門、建設部門、檢驗部門等提供了重要的參加價值，無需親臨現場即可知曉其具體情況，提升了工作的便利和效率。

（二）提升巡檢、養護工作的效率和管理水平

排水管理部門需要定期對轄區內的管網及相關設施進行巡查，及時發現和清除管網中的“病患”，保障城市的排水安全。隨著智能終端和移動網絡的普及，結合GIS，GPS和GPRS/CDMA等先進技術的手持移動設備成為排水管網巡檢、養護的重要工具。排水管網管理信息系統的運用不僅需要一定設備而且需要工作人員深入到現場加以巡查，將實地獲取的數據發送到監控中心。監控中心工作人員則通過web系統對獲取到的信息加以整理和分析，進而對管網現場的狀況形成較為全面的了解，便于后期工作中調整養護和管理的策略，科學合理調度人員加以維修等，確保管網處于安全穩定運行之中，避免因養戶不當造成損失。通過上述方式不僅提升了管網的管理效率而且更降低了運行成本，經濟效益和社會效益均得到提升。

（三）輔助決策分析

GIS強大的空間分析功能完全依賴于地理空間數據庫，排水管網完整的數據體系為查詢分析、緩沖區分析、拓撲分析提供了強大的支撐，通過深層次的信息挖掘，解決用戶關心的涉及地理空間的實際問題，為市政部門規劃排水管建設、規劃城市發展布局、應急處理防洪抗災等提供必要的信息參考進而制定合理的應急方案。例如，排水管道規劃部門能夠通過上述數據，對城市的排水管網的整體全面了解，形成全局觀念進而設計出符合實際需求的排水管道設計方案；建設部門，則可利用數據對地下管道的分布情況加以掌控，避免施工過程中對其他管道造成破壞進而導致不必要的損失；養護管理部門，則可以運行現有的數據對管道的使用情況加以分析并預測可能會出現的問題，進而提前做好處理方案，為維修和搶險提供了重要的數據支持。

（四）實時數據提高應急處置能力

城市排水管網承擔著收集輸送污水和天然降水的功能，排水管理信息系統能夠充分整合現有的數據資源、硬件網絡資源，實現資源的高效節約。以在線監測數據、管網空間數據為基礎，充分利用管網水力計算模型及其他有關模型，結合GIS的數據管理和空間分析能力，進而對管網的使用情況有著充分的了解并據此加以分析，為其日常的養護提供參考。尤其是當管道流量產生變化，數據超出或低于正常水平時，管理人員能夠及時預知可能會引發的危害并及時加以處理，提升突發情況的應變能力和處理能力，降低社會資產的損失，確保排水的正常運轉和保障居民生活秩序。

（五）排水情景模擬和預測

城市下墊面的非滲透面積隨著城市建設的飛速發展急劇增加，城市內澇等事故頻繁發生，給城市排水系統提出了嚴峻的考驗。排水管網系統在排水模型的支持下，結合現狀地形數據，通過分析排水管線重要數據(水深、流速、流量、降雨量、徑流量等)以及管線涉及到的每一個數據要素并據此模擬出城市地下排水管網運行的實際情況，給予工作人員詳盡的數據和“真實”的場景。此外，排水模型還能夠模擬出一定量的降雨對城市管網的影響狀況，便于管理者掌握城市各排水管網的薄弱點進而制定應急處理方案，避免在暴雨天氣出現手足無措的局面。例如，當檢測到可能引發溢水的地點時，主管部門能夠快速啟動應急方案并趕赴現場緊急處理，為抗洪以及保護人民生命財產安全贏取寶貴的時間。