浅谈现代化技术应用于供水管网的管理

　　摘要：分析了目前供水系统所面临的问题，指出了管网管理如何克服被动管理，力求主动、有序、有效的问题，从现代化技术GIS的组成、发展及产业化，论述了GIS应用于供水系统规划设计、运行管理方法上提出了一些观点。
　　关键词：供水管网，MAPGIS供水管网系统，地理信息系统
　　
　　供水系统是城市市政管网的重要组成部分，属城市基础设施，随着城市规模的扩大，尤其厦门市政府提出的要把厦门建成一个海湾型城市的宏伟计划，供水管网也随之将越来越来庞大，但由于存在历史及管理上的原因，城市地下的自来水管线埋设情况复杂，资料管理混乱，以至于许多地方的管线埋设状况无法考证，造成了诸多设计上的失误和基础设施建设中的供水管线损坏的事故，给国家造成了不必要的巨大经济损失。因此，如何实现供水管网的信息化管理是值得深入探讨的。
　　一、GIS技术的发展概况
　　在新兴的信息产业中，GIS（GegraphicInfoemationSystem,地理信息系统）作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学和管理科学及相关学科等一体的新兴边缘学科，近30年来迅速兴起。GIS将计算机技术和空间地理分布数据相结合，通过系统建立、空间操作与模型分析，为地球科学、环境科学和工程设计，乃至企业鼓励等方面的规划、管理和决策提供有用的信息。目前GIS在国内外应用领域已相当广泛，不但成功地应用于测绘、制图、资源和环境等领域，而且已成为城市规划、公共设施管理、工程建设的重要工具，此外GIS还进入了军事战略分析与决策、商务策划、文教卫生乃至人们日常活动的各种领域中。据估计，人类活动的80%的信息与地理信息系统密切相关，因此GIS开发和应用的前途和容量是不可限量的。目前GIS被认为是21世纪支柱性产业，是信息产业的重要组成部分。“九五”期间国家科技部已将GIS列为“重中之重”的项目，并重点支持我国的GIS产业。
　　二、供水企业实现供水管线微机管理的重要性和必要性
　　㈠现行供水管网系统所面临的问题
　　⒈用户对供水安全性的要求提高
　　供水管网系统是一个庞大复杂的“反应器”，经水厂处理合格的水，在管网中会发生一系列的物理、化学及生物反应而导致水质下降。用户对水量和水质要求的提高也加大了供水系统的运行难度。
　　⒉供水效益亟待提高
　　在满足社会需求和环境保护要求的前提下，必须尽量减少供水成本。电费在自来水成本中所占比例较大（一般约为30%~40%），故降低电耗始终是贯彻节能方针，提高供水企业经济效益的重要环节。管网漏失在计算供水成本时往往被忽视，实际上它应是影响供水企业经济效益的重要因素。一般采用供水产销差率代替漏失量进行统计分析，供水产销差率过大是长期困扰我国供水行业的一个老大难问题。随着近年来劳动力价格的提高，劳动力成本成为供水成本中一个不可忽视的项目。
　　⒊管网优化运行要求管网布局科学
　　由于我国经济发展迅速，城市化发展快，自来水普及率提高迅速而导致供水系统布局和规划有欠科学，忽视了供水系统是一个多目标问题，致使管线连接复杂、铺设冗余，出现了管理困难、停留时间长、事故影响范围大等问题，故应逐步改善管网布局以实现管网的优化运行。
　　供水管线作为城市生命线系统的组成部分，其管理水平的高低，会直接影响到城市功能的发挥和社会经济的发展，也关系到群众生活和社会的安定，但由于城市供水管网具有种类多、数量大、内容复杂、图形与文字表格资料并存等特点，这使管网资料的管理存在着许多困难，因此，管网数据的科学有效管理和如何为经济建设服务是我们当前迫切需要解决的问题，运用现代GIS技术对城市供水管网资料进行自动化管理是一种行之有效的解决办法。
　　三、应用MAPGIS供水管网信息系统实现供水管线的微机管理，主要谈谈以下几个方面：
　　㈠用户水表管理
　　⒈条件查询用户水表属性：通过与水费收费系统的接口，可查询到每一用户的基本信息有：①接水点编号；②用户地址；③电话号码；④用水性质；⑤水表表号；⑥入册日期；⑦水表口径；⑧拆换日期；⑨连接方法；⑩表前阀门口径；⑾表后阀门口径；⑿实时读取水表用水量；⒀缴交水费历史情况。
　　⒉提供水表、用户管理等功能，按照行业工作流程，提高办公效率。
　　㈡管网维护管理
　　⒈可动态了解管网中设备的使用情况，MAPGIS供水管网信息系统提供自动检查管网中超过使用年限和维修次数的设备，为动态掌握管网现状提供直接依据，也可手动查找。这一项工作可为管网运行部及业务技术部提供管网更新改造、阀门更新工作计划直接依据，可建立独立的管道敷设、拆除、添改的逐年台帐，与管网的现状资料有机的结合，可以追查管网历年的变迁情况，有利于管网的维修管理，对整个管网现状一目了然，掌握管道相近平行及立交的其它管线情况，同时也明确列出了管网设备报废情况，为固定资产的的管理提供了有效的数据。
　　⒉由于市政基础建设发展快，城市地下供水管线的管位、走向、标高、坐标都比较混乱，又缺乏详细准确的资料，MAPGIS供水管网信息系统可为在施工过程中提供完整的信息资料，避免施工单位损坏地下供水管线，造成事故，减少不必要经济损失，此外，MAPGIS供水管网信息系统也提供辅助数据编辑，可对改建工程中的构筑物如阀门井、水表井、排污井等及管线偏移情况进行动态管理，为今后市政基础设施建设服务。这项工作就要求施工单位必须提供详细准确的竣工资料给管理部门，同时，对改建项目中的设备的固定资产重新进行审核确认调整。
　　㈢事故处理
　　供水管线损坏是事故处理最经常碰到的情况，造成城市地下供水管线被损坏的事故主要有两个方面，首先，对管线安全造成威胁的潜在因素有⑴管网图件反映不够真实、准确，其原因有①管线历史悠久，资料陈旧；②城建发展迅速，管理滞后；③早期测绘手段不规范，图件表述不统一；④施工中更改设计，制作竣工图时未能严格把关，造成与实地不符，⑵施工人员技术素质不高和责任心不强，⑶片面追求速度，忽视管网运行的安全，⑷只讲经济效益，忽视保护管网运行环境的技术措施，⑸缺乏保护管网的必要知识和法规意识，第二，管线损坏的直接因素有⑴市政基础设施建设施工中，机械直接损害，⑵管网环境介质产生不均匀应力，⑶自然因素影响如地震、大气大量降水、地下空洞等等，而MAPGIS供水管网信息系统综合考虑以上各种因素，其事故处理功能主要采用人机交互的方式进行，指定事故确切位置，由系统自动计算需关阀门，受影响用户，停水区域等，并打印抢修单、停水通知单等。
　　1.管网运行部可根据管网中的设备如阀门、消防栓等日常运行情况，对失灵设备进行检修，系统可根据需要维修的管点提供相关信息，以便工作人员能更有效准确制定检修设备工作计划。
　　2.此外，也可通过采用GIS与GPS相结合，在管网事故紧急抢修时，一方面通过GPS系统准确获取抢修车的地面位置和路面交通情况，并将数据实时传给GIS，计算最短行车路线，另一方面利用GIS的关阀搜索、管网状态仿真模型，快速分析事故的影响范围和程度，模拟管网动态变化，以便调度管网相关设施，确保供水服务质量。显然与传统的事故处理相比，显示出现代信息技术高效率的优势。
　　㈣管网设计
　　⒈目前，由于供水管网新建、扩建、改建的任务逐年增加，迫切需求实用的管网水力分析及扩建改造优化设计的软件系统，而MAPGIS供水管网信息系统中的管网设计功能可代替以往工程改建、扩建时繁琐的手工劳动，以提高工作效率和准确程度。根据用户的用水需求，在指定范围内进行管网设计，竣工后再将图形连同其属性一起回帖进管网系统，不仅准确、快捷，而且减少了工作量，提高了工作效率。
　　⒉设计优化有利于城市供水管网的合理布局与科学调整，为日后管网的优化调度奠定良好的基础，而且通过GIS将管网大量的基础数据、水力分析计算、优化设计计算以及设计方案输出等集成为易于操作的专业软件，为设计人员的实际应用提供了极大方便。
　　㈤管网运行调度
　　⒈一个大型、复杂的管网要做到安全可靠、经济合理的运行并非易事。GIS根据可靠、准确的管网运行资料，建立管网数学模型，并据此对管网运行工况进行动态模拟，实现管网优化运行。
　　⒉在GIS的支持下，管网的结构参数和状态参数融为一体，可以利用GIS数字高程模型，模拟管网水压分布状态，并以二维或三维图形直观显示，也可以在多水源管网中寻求管网内供水分界线的变化规律，以合理设置供水分界地带的测压点，并确定各测压点之间的相关关系，MAPGIS供水管网信息系统根据管网中的测压点的实时压力值数据，实时动态绘制等水压线，为运行优化调度提供决策依据，这样制水公司生产调度部门就能科学有效调整水厂的出厂水压实时压力值，满足各用户的用水需求，有效降低千吨水用电耗，节约制水成本。在管网服务压力满足用户要求的前提下，有效控制管网压力、合理分配压力，则管网漏水量的损失可以极大的降低，从而，有效降低供水产销差率。
　　⒊系统根据用水情况及管网的各种信息可进行管网负荷水力计算和新建管网水力计算，这样就可科学有效控制管网中的不同口径管道的经济运行能力，管网运行调度管理部门通过管网水力计算数据，确定最优的开泵方案，根据压力值，及时知道各个区域的供水情况，并根据结果进行相应的调度处理。这样，就可以有效降低运行成本（降低电耗），节约制水成本。
　　四、结束语
　　城市如何设防才能保住我们的生命线工程和地下管线综合管理是一项综合性很强的系统工程，供水企业一方面要依靠现代化科学技术，实现供水管网的信息化管理，另一方面需要一整套完善的法规政策，才能根据事故的性质和肇事的情节进行经济损失赔偿和罚款处理，并建立自己的管线稽查执法队伍。
　　参考文献：
　　⑴周建华，赵洪宾《城市给水管网系统所面临的问题》，中国给水排水，2002-07-30
　　⑵田一梅，赵新华，黎荣《GIS技术在供水系统中的应用与发展》，给排水，2003-05-20
　　⑶武汉中地信息工程有限公司《MAPGIS供水管网信息系统使用手册》，2001-8