数字管网技术在城市河道水环境治理中的应用

周平 孙鹏宇 唐东军 王菲 王丞雨

【摘  要】在治理城市水环境过程中，需要获取排水管线的断面尺寸、分布走向等数据，然后对不同管道中的水体进行取样分析，最终确定河道的实际情况。由于城市排水管线埋藏于地下，因此要想实现取样、监测具有一定难度。数字管网技术则能够解决这一问题，因此，在城市水环境质量中得到了广泛应用。

【关键词】数字管网技术;城市河道;水环境治理

1数字管网的特点分析

在对河道相关水环境进行污染治理的时候，需针对污染源开展截污纳管的相关工作，采取对排水管线进行相关探测，获取排水管线断面尺寸、走向、高程以及接管流向等数据，并对污水进行分段取样分析，进而获得污染源的具体分布以及水环境被污染的程度。城市排水管线具有隐蔽性，水质具有动态性，因此准确掌握城市管网所具有的这些特点是科学、合理、有效地对数字化城市管网相关管理系统进行设计的前提条件。

1.1准确性

城市管网大多分布在地面以下，并且给排水管道、燃气管道等多种管道相互交错，这就给实际的管道管理和水体取样增加了很大难度。而数字管理则能够将管道信息立体化地呈现在计算机上，从而便于技术人员更加准确地掌握不同管道的分布情况和实际走向。根据数字管网图，技术人员可以很快锁定某条管道，并利用传感器完成对管道内部水样的分析和黑臭水体流向的跟踪，然后为污水治理提供了具体的思路。

1.2隐蔽性

由于城市排水管线大部分都是在地面以下，埋深大，铺设竣工后，只能通过相关资料获取其管位方面、深度方面、种类方面、材料方面等信息。

1.3动态性

以往在进行河道水环境治理时，需要先进行管道水体取样，然后送到实验室进行成分分析，整個过程需要花费较多的时间，河道水环境治理的效率不高。除此之外，由于河道中的水体是不断流动的，这就给动态监测增加了困难。基于信息技术的数字管网，可以利用前段传感器动态的反馈管道信息，通过源源不断的数据传输为终端计算机进行管道动态监测提供了数据支持。

1.4长期效益显著

在数字管网建设和使用的初期，需要一定的资金和技术支持。与此同时，为了尽可能地方便后期对管网信息进行监测，还必须做好详细的调查、规划，尽可能地避免排数管道与其他市政管道相互重叠。因此，短期来看数字管网的成本投入高，效益回报慢。但是从长远来看，数字管网无论是在节约人力成本还是提高水环境治理成效上，都可以取得极大的回报。

2数字管网在城市水环境治理中的具体工作内容

近年来，随着政府部门对河道水环境治理关注程度的提升以及相关技术的发展，为数字管网的应用提供了良好的条件。国内部分经济相对发达的城市已经开始试点使用数字管网技术，结合技术的实际应用效果来看，数字管网技术主要的工作内容包含以下几方面。

2.1追踪河道污染来源

追踪对河道造成污染的污染来源，掌握雨污合流管道、截流管道以及排污口部分的位置及具体数量;掌握各种污染源的详细情况;抽样调查典型污染源的排污情况和水质特点;掌握污染源内部及外部的环境条件，按属性对其分类;结合污染负荷相关指标规定，评估其污染程度。

2.2开展截污纳管工作

城市工业密集区或居民区，是河道水环境遭到破坏的重点区域，因此在进行污染来源监测时可以有针对性地对这些区域进行调查。利用数字管网技术，可以从源头上获取这些单位或区域的截污纳管分布情况，然后直接获取污染源中污染成分，并为源头治理提供必要的参考。

2.3测定污染源中的成分指标

对污染源中的COD、BOD和氨氮进行指标测定，具有工业性质的污水来源还应进行特征性污染物检测，结合河道污染相关负荷值方面的相关分析，明确对河道造成污染的关键及主要污染源种类，查明来源，有针对性地进行整治，提升其治理工作效率。除此之外，利用计算机处理软件还能够对河道污染相关负荷值进行分析，并且根据事实数据预测下一步污染物的流向以及评估对河道水环境造成的危害。

3数字管网技术在河道水环境治理中的应用

3.1构建相关信息系统

“水环境数字化信息管理系统”是河道水环境信息化形式管理方面的软件系统，该系统主要是基于该市区数字化形式的地图背景，通过GIS技术及探测技术，构建该市在河道水环境有关排水管网方面和污染源管治方面的信息系统，以提升该市排水管理方面的信息化程度。此系统由8个分系统所构成，分别是管网系统、河渠系统、统计查询、数据维护、辅助决策、追踪显示、辅助数据和帮助。该系统以数字化三维图形处理技术以及GIS业界先进的数据库管理技术为基础，配合先进的计算机网络技术，为系统高效运行提供了可靠的技术保障。该系统提供开放性数据共享端口，可以为城市管理部门提供详细准确的排水系统建设基础资料。这一信息系统还能够实现多种工作和技术的有机融合，将排水管网、水质监测和管道管理等纳入一体，为减轻管理压力、提高水质监测效率起到了重要帮助。采取管线物探的方式对排水管线进行探测并调查河道内淤泥厚度，将探测所得数据成果结合工作实际需求建成排水网络系统数据库，实现对河道水体的实时监控，将管线监测工作同淤泥、黑臭水体相关调研进行有机结合、将探测工作和截污纳管进行有机结合、将探测工作和系统开发进行有机结合、将系统开发工作和河道管理进行有机结合，实现城市水环境管理的数字化建设。

3.2采取的方法

第一，对城市河道两岸的排水管线进行探测，对于污染流入河道的形式、单位时间内的流量进行统计。然后在同一天内的多个时间段进行河道水体取样，通过对污水的化验分析明确水环境受污染的情况。第二，重点检查那些和污染源有关联的地下排水管线，在对污染源进行追踪的时候不受管道直径大小的局限，重点调查清楚具有旱天污水来源的管道。第三，对于雨污合流形式的管道要重点调查，对其各上游分支管线进行分类，确定其排入性质为雨水、污水或是合流污水，此外还需对污染源所在的外部管网进行分析。第四，采用测流速或测容量等方式针对重点出水口部位及关键污染来源部位污水量等进行测定。第五，采用定点分时取样收集污水样品，并对其中存在的COD、BOD和氨氮等主要污染物成分进行检测。第六，利用探测数据建立三维数字化模拟系统，构成排水系统的可视化管理基础性平台。第七，利用专业软件对探测数据、检测数据进行分析整理，构建数据库。

4结语

总之，在城市水环境治理过程中，对城市进行地下管线相关的探测技术已相对成熟，但是将数字管网系统应用于水环境污染的分析、污染源追踪以及分类评价方面却是一个新的挑战。城市河道水环境治理已经成为城市现代化建设和创建文明卫生城市一种重要手段。导致城市河道水体出现淤泥、变成黑臭水体的原因是多样的，既包括城市扩张人口增加、污染物排放增多，也包括城市水处理系统不完善等。近年来，随着信息技术的成熟发展，依托于信息技术、网络技术和计算机技术建立而来的数字管网在河道水环境治理中发挥了重要作用，通过建立统一的数据分析平台，对污染源进行动态监控，可以显著减少污染物排放和处理效率，改善城市水环境。

参考文献：

[1]刘全荣，王利，郑敏，等.内外业一体化数字成图在城市规划及水环境整治中的实践与应用[J].治淮，2015（1）：41-42.

[2]王雪原.数字管网技术在城市河道水环境治理中的应用[J].建设科技.2017（15）.

[3]黄慧诚，熊国柱.奋力攻坚创新治水[J].环境.2017（06）.

[4]李万里.对市政道路雨污水管网施工关键技术的研究[J].工程建设与设计.2019（20）.

（作者单位：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司）