GIS在城市給水排水中的應(yīng)用研究

陳晏

摘 要：文章結(jié)合筆者多年實踐經(jīng)驗，將對GIS在城市給水排水中的應(yīng)用意義進(jìn)行分析，并對GIS在城市給水排水中的具體應(yīng)用進(jìn)行深入的研究和探討。以供廣大同行提供參考意見。

關(guān)鍵詞：GIS；城市給水排水；應(yīng)用

近年來，我國社會建設(shè)得到了快速發(fā)展，城市人口劇增增長，城市配水系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜程度日益增大，導(dǎo)致原有的配水系統(tǒng)均出現(xiàn)不同程度的耗電量大、分布不均衡、供水壓力大等問題。為了更好的提高水資源利用率，減少能源消耗，確保城市的供水經(jīng)濟(jì)與安全，更好的滿足人們需水要求，優(yōu)化配水系統(tǒng)成為了擺在各供水部門面前的重要課題。給水排水管網(wǎng)是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，其具有不可見性、分布集中的特點，這在一定程度上加大了對其管理難度。尤其是在城市配水系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，人們需水要求不斷增加的背景下，傳統(tǒng)的圖紙圖表管理方式已無法滿足城市給水排水的管理需求。而GIS，即地理信息系統(tǒng)，憑借其圖形化處理方式、強(qiáng)大的技術(shù)、信息功能在城市給水排水中得到了推廣應(yīng)用，并具備較為廣闊的應(yīng)用前景。

1 GIS在城市給水排水中的應(yīng)用意義

就現(xiàn)階段給水排水管網(wǎng)管理過程中存在的現(xiàn)實性差、信息提供不準(zhǔn)確、管理模式陳舊等問題，可以利用GIS技術(shù)建立起城市給水排水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)。從而實現(xiàn)城市管線布局的優(yōu)化、給水排水管網(wǎng)管理的自動化以及提高資金利用率，避免出現(xiàn)不必要的資金浪費。其中，GIS技術(shù)建立起的城市給水排水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)是由統(tǒng)計計算模塊、斷面圖分析、信息輸出模塊、空間分析模塊、視圖模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、查詢模塊、安全功能模塊、事故處理和分析模塊以及幫助功能模塊等構(gòu)成。根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)可知，該系統(tǒng)在投入使用過程中，收獲較為良好的效果。具體可將其應(yīng)用意義概括如下：第一，能夠有效獲取與分析城市給水排水管網(wǎng)的信息，能夠幫助相關(guān)管理人員對給水排水管網(wǎng)的運行情況進(jìn)行定量、定性的了解。第二，能夠建立起靈活的查詢模塊，能夠快速的在龐大的數(shù)據(jù)庫中查找到需要的管網(wǎng)信息，大大提升工作效率。第三，能夠建立起完善的圖文數(shù)據(jù)庫，為城市給水排水管理資料的維護(hù)與管理提供便利，以確保管網(wǎng)數(shù)據(jù)的實效性。第四，能夠迅速分析城市給水排水管網(wǎng)事故情況，并在第一時間內(nèi)提供有效的解決方案，并將應(yīng)進(jìn)行檢修的檢查井以及需關(guān)閉的閥門進(jìn)行準(zhǔn)確輸出，為城市管網(wǎng)的維護(hù)與搶修提供有效指導(dǎo)。第五，能夠快速生成管網(wǎng)斷面圖，能夠?qū)⒐芫W(wǎng)運行情況以及相應(yīng)位置準(zhǔn)確現(xiàn)實出來，將管網(wǎng)由隱蔽轉(zhuǎn)變?yōu)楣_，能夠促進(jìn)地下管線可視化管理的實現(xiàn)。

2 GIS在城市給水排水中的具體應(yīng)用

2.1 水資源的管理和分析

GIS能夠管理與場地位置密切相關(guān)的地形、水文、土地利用及其它環(huán)境數(shù)據(jù)，并將它們與特定應(yīng)用程序相關(guān)聯(lián)，從而對復(fù)雜的水資源問題進(jìn)行綜合分析，所以GIS在該領(lǐng)域的應(yīng)用研究非常多。MaUants等（1991）應(yīng)用GIS做了比利時Vover流域的降雨和徑流相關(guān)情況的空間分析，為該流域地表水和地下水的聯(lián)合調(diào)度與管理提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。Adams等利用GIS技術(shù)建立了能夠收集、維護(hù)并能按需要提供水資源和水文數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，可以支持不同部門進(jìn)行工程設(shè)計、地下水保護(hù)和研究。該系統(tǒng)能夠根據(jù)井點進(jìn)行空間查詢，并能生成三維圖形。Oloufa等利用MapInfo2.0實現(xiàn)了地下水模擬和管理系統(tǒng)，他們以美國夏威夷的Oahu島為研究對象，建立了土壤類型、含水層、降雨量、地面徑流基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并利用MapBa—sic建立了點源濃度場模型，能以地圖和統(tǒng)計圖形式給出結(jié)果。很多國家的水資源部門都廣泛應(yīng)用了GIS技術(shù)，作為水資源貧乏、水資源問題敏感的發(fā)展中國家一南非共和國，GIS在其政府水資源部門（DWAF）的應(yīng)用很有特色，近幾年來，DWAF應(yīng)用GIS于水政管理、流域研究、水質(zhì)許可系統(tǒng)、地下水信息系統(tǒng)、水文地質(zhì)編圖、水資源規(guī)劃和水資源可持續(xù)應(yīng)用等諸多方面，取得了良好的綜合效益。

2.2 管網(wǎng)應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)分析

通常情況下，往往會由于各種故障到導(dǎo)致城市給排水管網(wǎng)功能受到破壞，從而對城市正常給排水造成影響。因此，如何準(zhǔn)確、快速的發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生未知，并對閥門進(jìn)行正確調(diào)度，將關(guān)閉閥門數(shù)量、停水區(qū)域以及維修時間降到最短成為了當(dāng)前確保城市給水排水正常運行的關(guān)鍵所在。以往的處理方案通常是由相關(guān)技術(shù)人員采用圖紙的方式制定而成，但該種方式工作量巨大，且往往無法全面、準(zhǔn)確以及及時的將管網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息提供出來，不但大大消耗了物力與人力資源，并且還容易由于人為失誤而導(dǎo)致錯誤的決策。而采用GIS管網(wǎng)應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)，如果在運行管理中發(fā)生局部管網(wǎng)保爆炸，則系統(tǒng)管理人員可根據(jù)用戶提供給的有效地址位置在屬性數(shù)據(jù)庫以及管網(wǎng)地圖中尋找相應(yīng)圖檔，并對發(fā)生爆炸管網(wǎng)的準(zhǔn)確地理位置、埋設(shè)日期、管材、管徑以及具體的管段編號反映出來，并通過閥門調(diào)度程序來獲得最佳調(diào)度閥門的方案。從而將該些信息數(shù)據(jù)打印出來，并交由搶修人員進(jìn)行有針對性的管網(wǎng)搶修。

2.3 水質(zhì)污染狀況和趨勢分析

在評價區(qū)域水體質(zhì)量現(xiàn)狀過程中，可以以監(jiān)測水體上監(jiān)測斷面所得數(shù)據(jù)為依據(jù)來全面、客觀的對整體區(qū)域的水體污染指標(biāo)進(jìn)行評價，并全面的將該區(qū)域空間分布情況、受污染程度以及排放到該水體工業(yè)污染源的比例反映出來，從而給相關(guān)環(huán)保決策者提供準(zhǔn)確、及時的參考信息。通過利用GIS的路徑分析，可以得到廢水排放去向；利用GIS的疊加分析，即空間分析功能，可以提取行政區(qū)域內(nèi)水體分布圖、水體污染程度圖；利用GIS的緩沖區(qū)分析，可對水體分布圖、水體污染程度圖相關(guān)要素做出包含或臨近分析，如顯示水體污染源影響范圍。另外對水體的各項監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行月、季或年度比較，以圖表展示歷史變化趨勢，可得到各區(qū)域的污染發(fā)展態(tài)勢。

3 結(jié)語

總的來說，我國人口數(shù)量較為龐大，對于城市給排水需求較大。而由于城市給水網(wǎng)錯綜復(fù)雜，為了更好的滿足我國居民日漸增大的供水排水需求，應(yīng)當(dāng)在城市給水排水中運用GIS技術(shù)，并構(gòu)建起科學(xué)的信息管理系統(tǒng)，以在最大程度上提升工作效率，將事故發(fā)生率降到最低，并且還能給相關(guān)管理部門提供有效的參考依據(jù)。然而，現(xiàn)階段GIS技術(shù)在我國城市給水排水中應(yīng)用還不夠成熟，仍值得相關(guān)人員進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 王淑瑩，馬勇，王曉蓮等.GIS在城市給水排水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005，37（1）.

[2] 袁建平，方正，王暉.地理信息系統(tǒng)在城市水資源管理中的應(yīng)用[J].中國給水排水，2005，21（11）.

[3] 田一梅，黎榮.GIS技術(shù)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國給水排水，2000，16（9）.

[4] 陶陶，閭國年，張書亮.GIS技術(shù)支持下的給水管網(wǎng)模型與網(wǎng)絡(luò)分析[J].給水排水，2005，31（2）.