給排水管網(wǎng)優(yōu)化管理設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

摘 要：為了有效實(shí)現(xiàn)對(duì)給排水管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，本文對(duì)國(guó)內(nèi)外排水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析。在設(shè)計(jì)城市給排水管理系統(tǒng)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)有效提升城市運(yùn)行管理水平，就要實(shí)現(xiàn)城市供水系統(tǒng)信息化，為對(duì)給水、排水系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析和模擬顯示，就要借助GIS等信息資源，實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)和城市應(yīng)急措施的數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：給排水；管理系統(tǒng)；城市供水；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU821.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）12-0069-02

引言

我國(guó)的“水”主要有兩大現(xiàn)狀，水資源短缺和水污染嚴(yán)重。這個(gè)狀況告誡我們要做好水資源的保護(hù)工作，水務(wù)管理處要嚴(yán)格限制用戶的用水量，同時(shí)也要對(duì)供水系統(tǒng)和硬件措施進(jìn)行優(yōu)化配置。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，水務(wù)管理處要善于應(yīng)用現(xiàn)代科技，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的優(yōu)化管理，在城市的水資源管理系統(tǒng)中，排水網(wǎng)的管理系統(tǒng)是非常重要的一部分，所以在此方面，相關(guān)的學(xué)者給予了更多的重視。

1 城市給水管網(wǎng)優(yōu)化模型

在最初計(jì)劃要設(shè)計(jì)城市水管網(wǎng)時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)方面的因素：要保證供水量和水壓滿足這個(gè)城市的供給需求；要考慮所供水資源的水質(zhì)情況；供水網(wǎng)絡(luò)有沒(méi)有妨礙城市內(nèi)的其他的施工；水管網(wǎng)絡(luò)的材質(zhì)是否可以承受水壓和水量；整個(gè)供水系統(tǒng)是否實(shí)用。這些內(nèi)容就是將來(lái)需要優(yōu)化的目標(biāo)，在優(yōu)化時(shí)，要考慮整的管網(wǎng)的運(yùn)行狀況，這些目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以分為單工況和多工況的優(yōu)化設(shè)計(jì)兩類模型，后來(lái)，又有人根據(jù)這兩種優(yōu)化模型廢除了4個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，分別是單目標(biāo)單工況，單目標(biāo)多工況，多目標(biāo)單工況，多目標(biāo)多工況4個(gè)種類。

1.1 單目標(biāo)單工況模型

單目標(biāo)單工況模型，在這種模型下，只考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，一般都只需要研究在水管網(wǎng)的水流量最大時(shí)的用水情況。到1968年時(shí)，一位學(xué)者提出了一種新的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，這項(xiàng)模型被稱為樹(shù)狀管網(wǎng)，這個(gè)管網(wǎng)非常的經(jīng)濟(jì)，需要的投資費(fèi)用小，所以有很大的投資空間。在國(guó)內(nèi)外，有很多的學(xué)者都對(duì)這種模式做了深入的研究，希望可以帶來(lái)最大的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 單目標(biāo)多工況模型

多工況模型指的是考慮在近期內(nèi)會(huì)出現(xiàn)的或在將來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)的情況，例如，水管的年限、供水狀況、最大用水量、供水條件等。這個(gè)模型主要有水流量的約束，所以模型在改進(jìn)時(shí)需要考慮這一重要條件，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明該技能后的多工況模式在安全性方面有大幅度的提升。

1.3 多目標(biāo)單工況優(yōu)化模型

多在優(yōu)化目標(biāo)的單工況模型時(shí)，大多考慮的是安全性和經(jīng)濟(jì)性，一般情況下都會(huì)選擇可靠度高和投資費(fèi)用較小的水管網(wǎng)，但是該模型卻并不實(shí)用，因?yàn)樗麤](méi)有考慮到水壓與節(jié)點(diǎn)銜接的部分的管徑。

1.4 多目標(biāo)多工況優(yōu)化模型

在實(shí)際應(yīng)用中，多目標(biāo)多工況的模式并不常見(jiàn)，所以也沒(méi)有多目標(biāo)多工況的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，在討論此問(wèn)題時(shí)，學(xué)者們都會(huì)選擇利用美國(guó)紐約地道的問(wèn)題來(lái)討論優(yōu)化的方法，并把研究出來(lái)的成果與已有的成果進(jìn)行比較。

2 國(guó)外給排水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

在國(guó)外的供水行業(yè)隨著科技的進(jìn)步，已普遍運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息進(jìn)行管理，在關(guān)于地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）的研究多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家已取得了一定的進(jìn)展，甚至多數(shù)國(guó)家地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)已經(jīng)得到建立，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商品化和專業(yè)化應(yīng)用的生產(chǎn)階段。從日常的資料管理邁向更深層次的應(yīng)用發(fā)展是目前國(guó)外供水行業(yè)管線管理技術(shù)的發(fā)展，下列就是其主要的幾個(gè)特點(diǎn)。

2.1 實(shí)時(shí)有效的動(dòng)態(tài)檢測(cè)與分析，為供水管理提供必要的支持

系統(tǒng)新的功能也在不斷的實(shí)踐過(guò)程中得到完善，例如巴黎市CEP供水公司從1991年起開(kāi)始使用GIS技術(shù)，對(duì)相關(guān)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了充分的運(yùn)用，并且日常事務(wù)處理的能力得到大范圍的提升，GIS主要有以下的核心模塊：網(wǎng)絡(luò)的改建計(jì)劃、管道的模擬追蹤、斷水處理、事件記錄、解決程序管理（用水高峰期、斷水等）、用戶信息管理、消火栓信息的管理和重修工作的安排。

2.2 GIS與其他系統(tǒng)廣泛集成

GIS應(yīng)用的關(guān)鍵指標(biāo)之一就是GIS系統(tǒng)的擴(kuò)展性。對(duì)于自定義管理系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，就是要求在根據(jù)不同的城市需要在GIS平臺(tái)上擴(kuò)展出不同的附加功能。未來(lái)主要的一個(gè)發(fā)展方向就是對(duì)GIS和先進(jìn)管理模塊進(jìn)行優(yōu)化控制結(jié)合。

3 國(guó)內(nèi)給排水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

對(duì)于國(guó)內(nèi)的給水管網(wǎng)信息系統(tǒng)的發(fā)展來(lái)看，由于其起步較晚，依然處于起步的階段，而且其在發(fā)展的過(guò)程中還存在著下列的一些缺點(diǎn)。

3.1 技術(shù)落后

對(duì)地下管線的資料的管理和表示運(yùn)用的都是人工存檔的方式，傳統(tǒng)管線信息管理方式通常都是運(yùn)用圖紙和表冊(cè)的形式。但是資料查找不便、易丟失、缺乏時(shí)效性并且更新較慢都是這種方式存在的不足。但是當(dāng)今的一些企業(yè)和部門(mén)建立的管線管理系統(tǒng)都不具備空間數(shù)據(jù)分析的能力，其技術(shù)水平和規(guī)模依然是一種靜態(tài)管理模式。系統(tǒng)對(duì)于GIS功能的開(kāi)發(fā)，基本還是局限于二維圖形數(shù)據(jù)，三維功能的開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

3.2 管理體制落后

基礎(chǔ)工作部門(mén)的人員，由于其從事管線管理并不能直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，并且投資較大，所以企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)往往會(huì)對(duì)其忽視，就出現(xiàn)其部門(mén)待遇較低，但工作任務(wù)重，這就導(dǎo)致該部門(mén)的工作人員熱情不足。

3.3 缺少專題性管理系統(tǒng)

基于多種管線的共性進(jìn)行開(kāi)發(fā)的一種綜合管網(wǎng)管理系統(tǒng)是目前的管線管理系統(tǒng)，但是其專業(yè)性不足，針對(duì)給水排水管線進(jìn)行開(kāi)發(fā)管理的系統(tǒng)還很是缺乏，并且對(duì)于建設(shè)專業(yè)性的專題管線管理系統(tǒng)仍存在很多不足。

加快信息化建設(shè)，在我國(guó)處在經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的階段，企業(yè)和部門(mén)對(duì)信息化建設(shè)越發(fā)完善。信息化社會(huì)對(duì)企業(yè)的要求就是信息查詢準(zhǔn)確化、管理科學(xué)化、解決問(wèn)題快速化。人工智能分析能力，管理部門(mén)實(shí)現(xiàn)快速?zèng)Q策，預(yù)警提示和圖形顯示得到實(shí)現(xiàn)，就是對(duì)企業(yè)管線管理部門(mén)的要求，并且要求其可以實(shí)現(xiàn)管線管理信息動(dòng)態(tài)高度精確化，實(shí)現(xiàn)快速查詢。辦公系統(tǒng)管理智能化、科學(xué)化和自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，就是隨著GIS技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)于辦公中存在的問(wèn)題，建立專題性的管線管理系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。所以對(duì)于建立給水排水管網(wǎng)管理系統(tǒng)需要以下幾點(diǎn)具體要求：管線全面信息的查詢能力和快速的檢索速度；配合相關(guān)的管理部門(mén)實(shí)現(xiàn)快速有效的開(kāi)展工作，有提供優(yōu)化決策的能力；對(duì)于管理水平的提高，系統(tǒng)擁有較完善的人機(jī)界面。

起步、發(fā)展、產(chǎn)業(yè)化、社會(huì)化是截止目前地理信息系統(tǒng)的研究工作所經(jīng)歷的幾個(gè)階段。我國(guó)地理信息系統(tǒng)理論和應(yīng)用方面取得快速發(fā)展就是在起步和發(fā)展階段，不僅為下步試驗(yàn)的開(kāi)展和技術(shù)的提升積攢了經(jīng)驗(yàn)，而且軟件和硬件設(shè)施也得到了進(jìn)一步的提升，奠定了地理信息數(shù)據(jù)在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展的基礎(chǔ)。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)等大型問(wèn)題中地理信息系統(tǒng)開(kāi)始發(fā)揮其智能分析能力和決策作用。在各個(gè)管理行業(yè)，通過(guò)地理信息系統(tǒng)進(jìn)一步的擴(kuò)大和產(chǎn)業(yè)社會(huì)化的發(fā)展，GIS技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為各個(gè)行業(yè)提供了各種信息服務(wù)。并且目前土地管理、地下管線、城市建設(shè)、運(yùn)輸和導(dǎo)航及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域都有GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)在現(xiàn)代化技術(shù)快速的發(fā)展之下，傳統(tǒng)的供水、排水管網(wǎng)的管理模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。地下管網(wǎng)管理信息和信息共享機(jī)制的統(tǒng)一建立，在現(xiàn)代城市化建設(shè)的發(fā)展中顯得尤為重要。為提升城市運(yùn)行管理水平，就要實(shí)現(xiàn)城市供水系統(tǒng)信息化，為對(duì)給水、排水系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析和模擬顯示，就要借助GIS等信息資源，實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)和城市應(yīng)急措施的數(shù)據(jù)支持。

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作者簡(jiǎn)介：侶記青（1972-），女，漢族，畢業(yè)于鄭州工業(yè)大學(xué)，水利及環(huán)境工程系，環(huán)境工程（給排水）專業(yè)，本科學(xué)歷，主要從事建筑給排水設(shè)計(jì)工作。