城市污水管网管理信息系统设计与实现

郝明亮　高松峰

（1.江西理工大学建筑与测绘工程学院，江西　赣州　341000；2.河南城建学院测绘工程学院，河南　平顶山　467000）

城市污水管网管理信息系统设计与实现

郝明亮1高松峰2

（1.江西理工大学建筑与测绘工程学院，江西赣州341000；2.河南城建学院测绘工程学院，河南平顶山467000）

以城市污水管网信息系统研究分析、系统设计和实现为研究内容，以用户对于污水管网的日常管理为出发点，通过运用地理信息系统的分析等功能，结合实际的调查，首先对城市污水管网管理信息系统进行需求调研，其次给出系统设计的总体设计，提出合理的系统设计，最后给出系统的开发方式。

GIS；城市污水管网；ArcEngine

城市污水管网被称为城市的“静脉”，其在维持城市环境卫生，保障城市能够正常运转中起着极其重要的作用，其通过水流将污染物收集起来，然后运送到有污水处理设施的地方，从而将一个城市中产生的生活和生产污水及时排出，让城市更加清洁，而且排入到水体中的污染物不至于对环境造成很大的破坏［1，2］。所以，城市污水管网是否能够正常运行，不仅关系城市的品味面貌，还关系到生活在城市中的人们的安全，是城市中不可或缺的一部分。

1　研究意义

随着中国经济的快速发展，城市一直在扩大，很多城市开始出现大规模的人口迁移，土地的发展和用途也在迅速变化，导致包括污水管网系统在内的城市基础设施建设得到了有效的推动。城市污水管网系统不仅建设快速，而且大规模、飞快的更新，使城市污水管网管理更加困难。长期以来，污水处理系统的管理问题已日益明显。例如，我国大多数城市仍然使用图纸的方式保存管网数据，这种方式不仅需要大量的空间来存储管网图纸，而且伴随时间的推移还容易发生损坏和丢失，从而导致基础数据不全、精度不够，信息检索也不方便，不利于不同地区和不同部门之间的数据共享，对城市的日常管理和规划建设带来了许多不便。同时，用传统的调查手段获取数据更新效率低，数据不能保持高度一致，信息很难保持一致性，落后的管网监测工具、管道安全、管道水流动和水质量状况不能得到有效的管理和掌握，因此也不能有效地处理事故。所以，为了适应城市化的快速建设，使用更加先进的管理方法来管理城市污水网络，使用一种新技术已成为管理部门不得不考虑的问题，这也有利于实现信息化城市建设与可持续发展。地理信息系统（Graphy Information System，即GIS）技术为城市排水管网管理信息系统的建立提供了有效的途径来解决问题。

2　关键技术

2.1最短路径分析

地理信息系统中网络分析功能以对城市交通网络、基础设施网络（如电力线、电话线、网线、供给水管道等）等地理分析和数据模型化为主要目的。最短路径问题是地理信息系统中最常见的问题，同时也是网络分析中最关键的问题。其在城市公交和交通运输等线路的规划及选择中，网络线路和电力电话线路的建造与维护，货物运输的最低成本等分析中有着非常重要的应用价值。

污水管网铺设中涉及到路线的选址，爆管分析得到结果后，调度中心需要第一时间启动应急预案，以最节省时间的方式处理事故，这些涉及到最短路径分析的问题。

2.2爆管分析

污水管网爆管是指由于某种原因管道的破坏，从而引起污水管道破裂。污水管道爆管现象分为2种，一种是明漏，另一种是暗漏。明漏多指由于管道破裂和埋深比较浅时，管道内的污水溢出到地面，这种现象很容易被发现。暗漏是指由于埋深较深或管道破裂较轻，管道内溢出污水无法达到地面，需要很长时间才能被发现或一直未被发现的一种现象。这种情况需要专业的人员进行管道压力测试或巡逻才能被发现。本研究主要以明漏的管道为研究对象，为本课题的创新技术研究之一。

2.2.1管道内因。管道内因源于管道自身属性和性质，如管道的材质、管道的埋设年龄、管径、管深以及周围的建筑物情况等。

2.2.2排水系统外因

①管道运行压力。据分析可知，管道的破损是由于管道中水压超过管道所能承受的程度而引起的，而管道的爆管率随着管道排水量的增加而增加，所以排污水量的增加，增加了爆管的概率。

②管道中污水流量。处于平稳状态的管道一般很难有异常发生，从力学角度分析，只有当管道中污水流量突然出现较大流量时，管道会受到突然的压力，对管道造成一定程度影响，如果流量较大就易引起污水管道的爆管。

③天气影响。使用钢性接口的排污管道，气温降低时，接口由于受牵拉而导致漏水。刚出现漏水时，由于漏水量较少，很难被发现，当气温升高，接口膨胀，流入土壤的漏水导致管道周围土壤变形，导致爆管发生。管内的水温和管外的土壤温度随季节变化，使管道本身也随温度变化而伸缩运动，在管壁上产生相应的轴向应力。由虎克定律可知，冬天管道受轴向拉应力，夏天管道受到轴向压应力，因此管网在高温或低温天气爆管比气温适中天气多。

3　城市污水管网管理信息系统开发

3.1数据输入

城市污水管网包括管线数据、阴井数据、处理站数据、导入数据，随着城市化的逐步推进往往涉及到数据的更新问题。数据输入功能提供了数据更新功能，如图1所示。以输入管线数据为例介绍数据更新的步骤，如图2所示。

图1　数据输入菜单选项

图2　数据输入提醒

3.2三维数据显示

三维数据显示用于实现管线的三维可视化，以直观的形式展现三维场景，可以在场景中用三维控件来控制三维场景。

4　结语

本文通过分析城市污水管网的实际使用需求以及污水管网自身存在的特点，集合地理信息系统的特点，探讨实现了城市污水管网管理信息系统的设计与实现问题。根据不同用户的需求，系统可以更加方便地更换地图数据，更利于系统的推广。系统的完成不仅改变了之前繁琐的管道管理、检查方式，而且提供给用户方便直接的查询分析工具，从而对于污水管网的管理更加便捷、科学。

Design and Implementation of an Urban Sewage Network Management Information System

Hao Mingliang1Gao Songfeng2
（1.School of Architectural and Surveying&Mapping Engineering，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou Jiangxi 341000；2.School of Surveying and Urban Spatial Information，Henan University of Urban Construction，Pingdingshan Henan 467000）

This paper was based on the urban sewage pipe network information system analysis，system design and implementation for research.To the user for the daily management of the sewage pipe network as a starting point，by using geographic information system analysis and other functions，combining with the actualinvestigation，first of all，the urban sewage pipe network management information system was researched，and then gave the overall design of the system design，put forward a reasonable system design，and finally gave the system development mode.

GIS；city sewage pipe network；ArcEngine

TU992

A

1003-5168（2016）05-0037-02

2016-04-21

郝明亮（1991-），男，硕士，研究方向：测绘工程GIS应用开发。

［1］孙慧修，郝以琼.排水工程［M］.北京：中国建筑工业出版社，1999.

［2］周玉文，赵洪宾.排水管网理论与计算［M］.北京：中国建筑工业出版社，2000.