城市供水管网信息化建设初探——以湖北荆州为例

文｜湖北荆州水务集团有限公司 曹安陵

湖北松滋市自来水公司 徐群峰

城市供水管网是给水系统供水到用户的重要环节，给水管线需要遍布整个给水区域，管网投资大，往往要占到给水系统总投资的50%～70%。由于供水管网具有投资大，隐蔽性强等特点，整理完善城市管网资料，建立健全各类不同比例的管网技术档案就显得尤为重要。同时，城市供水管网档案的建立，具有历史凭证功能。对现有管网进行分析，掌握管网发展潜力，改变管网不合理布局，提高供水安全可靠性，降低管网漏失率，改善管网水质，用最经济的投资和最优化的运营成本来满足城市供水的需求和发展，进而提高整个给水系统的效率，将起到其它硬件无法替代的作用。管网资料的详细、确切，完整与否，直接体现出企业的管网管理水平。

荆州水务集团有限公司自1954年建立至2013年，管径DN75mm以上的管道长度达到947.6km。随着今后城市功能的不断完善，供水面积的不断扩大和供水半径的拓展，地下管网的管理工作难度越来越大。如果不采取相应抢救性措施建立完善的管网资料，以后的管网管理工作就会形成混乱局面，尤其是随着公司“活档案、活地图”的老职工相继离退，管网管理的连续性也将被迫中断。如何建立详实、可靠的第一手管网档案资料及程序呢，首先要弄清楚管网技术档案的主要内容，它是从设计、施工、竣工、管网现状四部分组成。第一个重点就是设计，设计是一切工作的龙头，图纸是工程师的语言，也是客观准确表达设计人员设计构想的最直接手段，在图纸上加强对城市道路和地形进行精确定位就显得尤为重要。图纸上需标明三个以上的参照物，注明破口管道与标识性参照物的相对位置，节点详图清晰、明了，使设计图能准确无误地指导施工。其次是在施工中需做好技术交底工作，注重隐蔽工程的中间验收和记录。在管道捌点处埋设管道桩，非金属管铺上管道示踪线，以便今后的管网探测。三是丰富竣工资料的内容和确保竣工资料的完整性，适当增加周围地面情况、埋深、管基质地状况、管道竣工年限等条目，完成竣工图的绘制，进一步完善基础图文资料档案，以便日后充分利用、分析、研究。最后精心绘制管网竣工图，竣工图要真实、准确的反映管网实际情况，最大限度的为管网管理工作创造好的技术支持。

城市建设规模由小到大逐渐发展，有些档案资料未能及时收集，年代久远的部分工程图就成了“盲区”，给供水企业管网管理工作带来了难度。因此，及时进行抢救性地挖掘工作就显得尤为重要，补测、补绘，就是主要手段之一，内容包括摸底、查访、整理等几个阶段。

摸底阶段，我们针对整个城市管网不够明确和详细的地方，深入现场，核实有关管网资料，根据现有的原始资料或老职工的记忆进行现场挖掘、查找，对找到的管道及附件设施进行实地测量，现场绘制草图，在草图上标明管道的长度、转角、座标、埋深、管径、材质。对不便用钢尺等测量工具测量的管线，采用全钻仪、GPS测绘仪等测绘工具来补测。对调查工作有疑问的管道，反复请教老职工，通过召开座谈会的形式，明确管线的具体位置并在现场予以核对。对于不便开挖的管道采用管线探测仪、方便，快捷地探测到真实的管线分布情况。同时，结合地形图及时更新不同口径的管线资料，修改完善，为今后的管网管理工作打好基础。

整理阶段包括根据城市街区分布状况，按路段对管网资料进行分类编目，并依据管道接水分支点的状况进行梳理，编制出城区设计资料总目录，做到条目清晰、分类明确、便于检索。依据收集的资料，绘制1∶500的街区切块图，综合形成1∶1000、1∶2000、1∶5000、1∶10000各类管网分布图。对现有的图纸，逐年进行添加、补充，以便完善最基础给水管网管理资料。

通过各种手段形成的各类图纸，过去我们一直采用传统方式。为了便于新增管线上图更准确、及时，便于长期实施动态管理，应尽早建立供水系统地理信息系统（GIS）、供水系统实时运行数据监测（SCADA）和给水管网计算机动态模拟技术。实施管理信息化和建立数字通信技术平台，能够实施给水管网数据的录入、管理、分析、检索、成图输出等功能，并可满足地下管线的勘探，数据入库管理及施工管理的需要，为规划、设计施工等部门提供准确可靠的地下管线分布走向、埋深及各种专业属性信息。该系统的建立，将为形成高精度的地下管网参数及相关资料奠定了良好的基础。

系统组成：该系统以管线的图性，属性数据库为核心，由地理底图编辑出版，底图建库及管理，属性定义及地下管线数据录入，空间分析和管线检索子系统构成，各系统关系图为右图所示：

属性库、管网信息库可同时为GIS制图出版系统；底图属性定义及属性管理子系统；地理底图建库及管理子系统；管线信息输入子系统；空间分析子系统；管线信息检索子分析子系统服务。

系统有以下功能：

（一）图形库存的实时更新与管理，将管网图数字化或矢量化输入，编辑管网基础数据，建立相应的数据库，迅速直观地构造供水网络。系统提供自动分层功能，可对管网进行分层管理。

（二）管道爆管抢修辅助决策，在爆管的情况下快速查找漏点，发散性地搜索受影响的闸门与停水用户，确定最优关闸方案和智能化抢修方案，绘出事故发生地点的管网图，自动生成抢修单。

（三）管网数据模型的建立，为管网平差及管线设计提供技术支持。系统提供节点水压法、管段流量法、环方程法等方法进行管网平差计算。根据平差结果，计算节点水压，自动绘制管网等水压线，标记低压范围及涉及的相应用户。自动搜索供水路径，并显示管段的运行参数。系统提供管线设计窗口，协助设计人员完成设计任务。

（四）管网设施的维修、保养及日常生产信息的管理，根据管道维修记录，建立各种重要设施的保养卡，从而方便、快捷地实施有效管理。

荆州自来水供水管网信息化建设，采用三步走的策略，通过一步一个台阶，使我司的管网管理跃上一个新台阶，提高供水企业的经济效益和社会效益。

第一步：主要完成管网的数字化入库工作，这主要将记载在图纸上的管网图形数据，地下管网探测结果通过数字化工作录入计算机中，由计算机管理，这是一切工作的基础。以后工作围绕数字化图展开，利用图形库存，完成规划图、现状图、成果图的自动生成和打印输入。

第二步：建立管网地理信息系统（管网GIS）和数据采集与通信网络系统（管网SCADA系统），实现数据信息采集和处理自动化。建立良好的追踪分析和预警机制，健全事故记录制度，完善查询分析系统和图库管理系统。

第三步：迈向网络化的联网方案，通过供水管网GIS系统与供水调度系统数据的交叉互访。通过对管网压力、流量、水质等实时数据的交换，对运行的管网进行水力计算与动态分析，及时反映供水管网的运行状态及所存在的问题，为供水调度和管网改造提供决策依据。也为管网事故，提供应急响应方案和最优处理措施。

提高管网资料管理水平，加速信息化建设进程，实现城市管网运行的智能化管理，才能真正促进企业技术进步，提升企业诚信服务的能力，取得企业社会效益和经济效益的双赢。