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城市排水管网的信息化建设与使用

来源:城市建设理论研究 日期:2018-10-12 浏览:2次

一、排水管网的信息化建设历程

(一)早期传统的管理方式

把地下管线规划好、管理好是把城市建设好的必要条件。我国的地下管线信息系统建设起步于20世纪80年代,但由于当时的管线管理观念落后,软硬件及相关技术不成熟等因素,地下管线数据管理还存在很多问题。当前,我国城市发展迅速,城市的容载量在不断增长,各类建筑如雨后春笋般遍布各地,致使排水管线分布数量暴增且分布更为复杂。此时,运用传统的手工制图已经难以适应社会快速发展的需求,在数据暴增的情况下必须需要更加高效的智能处理设备对海量的信息和书籍加以分析,计算机以及相关技术的发展无疑为其提供了极大的便利和高效工作的可能。自上世纪末起,我国政府开始加大投入,采用现代化计算机技术对城市管线的分布加以调查,收集大量的数据并加以整理分析和存储,其发展过程主要有以下几点:

第一,运用数据库管理系统,管线属性数据存储在数据库系统中,可有效管理管线属性数据,如录入、修改、查询等,但缺乏空间数据,不具备管理图形和空间检索分析的功能;

第二,数据库管理系统和图形相结合,但属性和图形数据分别存储,彼此不关联,图形信息不能被系统自动提取和利用;

第三,数据库与图形相互联系,将单个图像设置相应属性或检索属性,为数据库的调用和分析做好铺垫和前提。然而,由于该技术的运用难度较高,尤其大数据环境下管理效率至关重要,否则阻碍空间的分析能力。

(二)基于GIS技术的管理方式

城市地下综合管线是基于一定的地理环境而建设的,因此从根本上而言城市地下综合管线信息以及其地下地上的相关自然环境都属于地理信息,而利用传统的管线管理技术难以对其地理信息加以扑捉和管理。然而,地理信息系统基于网络技术以及空间分析功能,能够对收集的信息加以统计和分析并进行动态模拟,使数据以直观化的形式进行呈现,为工作人员提供了丰富了数据参考便于制定决策。因其功能强大且优势突出,在世界过低均得到广泛运用更推动了排水管网信息化建设的进程。

二、排水管网管理信息系统在市政管理中的重要作用

(一)高效管理多源可视化数据

排水管网管理信息系统中包含了大量的数据信息,在工作中可以随时通过数据库根据信息的属性加以调用。

如:地形数据、航空影像、DEM等,改善了传统管网数据单一、记录分散、不完整的局面,为市政管理部门的业务应用、决策分析和数据共享奠定了坚实的数据基础。通过多种数据的叠加和可视化显示,使得排水管网流经的确周围的自然环境和社会环境以直观化的姿态呈现在工作人员面前,进而便于其全面了解实际情况。同时,数据库的存储能力使其能够根据用户的需求调出不同时期的排水管网信息,在城市改造中加以参考和对比。而随着三维仿真技术和虚拟现实技术的日渐成熟,对管线点、管线线数据进行自动三维建模并叠加道路、建筑物等三维模型,实现管线数据任意角度的三维浏览,能够对管网地下与地下的场景进行还原,为设计部门、建设部门、检验部门等提供了重要的参加价值,无需亲临现场即可知晓其具体情况,提升了工作的便利和效率。

(二)提升巡检、养护工作的效率和管理水平

排水管理部门需要定期对辖区内的管网及相关设施进行巡查,及时发现和清除管网中的“病患”,保障城市的排水安全。随着智能终端和移动网络的普及,结合GIS,GPS和GPRS/CDMA等先进技术的手持移动设备成为排水管网巡检、养护的重要工具。排水管网管理信息系统的运用不仅需要一定设备而且需要工作人员深入到现场加以巡查,将实地获取的数据发送到监控中心。监控中心工作人员则通过web系统对获取到的信息加以整理和分析,进而对管网现场的状况形成较为全面的了解,便于后期工作中调整养护和管理的策略,科学合理调度人员加以维修等,确保管网处于安全稳定运行之中,避免因养户不当造成损失。通过上述方式不仅提升了管网的管理效率而且更降低了运行成本,经济效益和社会效益均得到提升。

(三)辅助决策分析

GIS强大的空间分析功能完全依赖于地理空间数据库,排水管网完整的数据体系为查询分析、缓冲区分析、拓扑分析提供了强大的支撑,通过深层次的信息挖掘,解决用户关心的涉及地理空间的实际问题,为市政部门规划排水管建设、规划城市发展布局、应急处理防洪抗灾等提供必要的信息参考进而制定合理的应急方案。例如,排水管道规划部门能够通过上述数据,对城市的排水管网的整体全面了解,形成全局观念进而设计出符合实际需求的排水管道设计方案;建设部门,则可利用数据对地下管道的分布情况加以掌控,避免施工过程中对其他管道造成破坏进而导致不必要的损失;养护管理部门,则可以运行现有的数据对管道的使用情况加以分析并预测可能会出现的问题,进而提前做好处理方案,为维修和抢险提供了重要的数据支持。

(四)实时数据提高应急处置能力

城市排水管网承担着收集输送污水和天然降水的功能,排水管理信息系统能够充分整合现有的数据资源、硬件网络资源,实现资源的高效节约。以在线监测数据、管网空间数据为基础,充分利用管网水力计算模型及其他有关模型,结合GIS的数据管理和空间分析能力,进而对管网的使用情况有着充分的了解并据此加以分析,为其日常的养护提供参考。尤其是当管道流量产生变化,数据超出或低于正常水平时,管理人员能够及时预知可能会引发的危害并及时加以处理,提升突发情况的应变能力和处理能力,降低社会资产的损失,确保排水的正常运转和保障居民生活秩序。

(五)排水情景模拟和预测

城市下垫面的非渗透面积随着城市建设的飞速发展急剧增加,城市内涝等事故频繁发生,给城市排水系统提出了严峻的考验。排水管网系统在排水模型的支持下,结合现状地形数据,通过分析排水管线重要数据(水深、流速、流量、降雨量、径流量等)以及管线涉及到的每一个数据要素并据此模拟出城市地下排水管网运行的实际情况,给予工作人员详尽的数据和“真实”的场景。此外,排水模型还能够模拟出一定量的降雨对城市管网的影响状况,便于管理者掌握城市各排水管网的薄弱点进而制定应急处理方案,避免在暴雨天气出现手足无措的局面。例如,当检测到可能引发溢水的地点时,主管部门能够快速启动应急方案并赶赴现场紧急处理,为抗洪以及保护人民生命财产安全赢取宝贵的时间。



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