智慧管网对现代化城镇建设的重要性以及塑料管道的机遇

黄海亮 陈旭东 宋科明 李统一 卢家涛

（1 中山大学化学学院；2 广东联塑科技实业有限公司）

0 引言

城市地下管网包括给排水、燃气、供暖、电力、照明、燃油等多种专用管线及其附属设施，如同城市的神经与血管，是城市的重要组成部分，也是城市赖以生存和发展的基础保障，与城市的发展规模和速度有着密不可分的关系。如何科学高效地管理地下管线是政府相关部门需要重点考虑的问题。只有将城市地下管线的管理工作做得更加科学有序，才能更好地为城市发展助力。

1 中国城市地下管网现状

随着中国经济的发展以及城镇化进程的推进，地下管网的规模也飞速发展，已经从原来单一的供水管网发展成为建筑给排水、市政给排水、燃气、电力通讯、工业、农业、供暖等等多种类型的管网。目前中国城市地下管网的管理方式主要以人力管理为主，自动化程度较低，与城市发展速度并不相符合[1]。具体而言，目前中国城市地下管网的特点如下：

⑴信息化程度不高，主要依靠人力管理：①管网日常维护主要依靠人力巡查，一旦出现事故，响应效率低，风险控制能力低，根本没有对风险预警的能力[2]；②部分老旧线路单靠人脑进行记忆管理，容易造成记录缺失。

⑵管网信息主要依靠纸质版本进行记录：①随着使用时间延长，部分记录容易发生丢失，重新制作的难度与成本很高；②纸质版本资料零散，并没形成一个完整体系，无法对新的工程有指导性作用，容易导致管网事故的发生；③零散维修的工程图纸并不能反映整个街区的变化情况；④这种方式属于管网数据静态管理，无法描绘某一地区管网的现状，无法对其进行分析；⑤一旦需要对纸质版本信息进行更新，成本高，耗费时间长[3]。

⑶管网管理权分散，不能形成统一整体：①城市地下管线归口管理单位众多，各管线的管理单位缺乏有效统一的协调和组织管理，管理效率低下；②现有不同的管线图纸也是由各单位分别管理，管线管理部门很难拿到与现场一致的综合管线图，不利于施工单位推进相关工作，也容易引发管线事故。

城市的管网信息是城市建设发展的基本资料，只有在完整并且准确地掌握城市地下管网信息的基础上，才能实现建立高效、科学的管网管理系统[4]。另外，由于管线类别复杂且数量众多，单靠传统的人力管理的方式已经跟不上城市管网发展的速度，对地下管网发展以及城市发展造成一定的阻碍，有必要从管理模式上进行革新。

2 建设“智慧管网”的重要性

智慧管网其实是一个综合性的地理信息管理系统，这一系统建成有利于实现城市地下管网数字化、智能化的管理和服务，从而有利于智慧城市的建设，具有很重要的作用。

⑴基础阶段

通过采用物联网[5]、云计算以及GIS（地理信息系统，Geographic Information Systems）技术等信息化手段将以前所有纸质版本的地下管线资料进行数字化入库，建立一个综合型的数字化地下管网模型，并对相关数据进行整理修改、系统地分析与管理，能迅速给出高精确度的管线模型，最终构建具备统计、分析以及三维显示等功能的智慧管网信息系统，让管理人员对整个城市地下管网有深刻且全面的了解。

⑵规划施工阶段

由于历史原因，大多数城市现存的地下管网走向杂乱无章，浪费大量宝贵的地下空间资源，不利于城市发展。通过建立管线数据库以及管线立体模型，能为施工方提供真实可靠的依据[6-7]，从而实现更科学的规划以及施工。这不仅有利于减少管线破坏的事故，还能提高城市地下空间的利用率，减少重复投资，对城镇发展以及地区环境保护都有重要意义。

⑶管理阶段

①通过信息技术对管网运行状态进行监控，并对收集的数据进行处理分析，从而实现事故预警，从而及时更换即将报废的管材管件等，极大地提升管理人员对事故的响应效率，保障管网安全高效地运行。

②通过对管网工作状态进行监控以及对管网内流体进行智能调度，能有效减少管网的磨损程度，从而有效延长管道的使用寿命。

③通过对不同用户在用水、用气以及供暖方面的数据进行分析，进而通过系统平台对资源进行调控，实现更合理的分配，减少资源的浪费，有利于引导公众养成节约资源的好习惯，也对环境保护有一定的作用。

④通过对排水管网进行全天候监控，不仅能有效降低城市发生内涝的概率，还能有效监控排污的情况，有效减少个人或企业偷排的情况。

3 政府政策

所谓的综合管廊，是一个位于城市地下的隧道空间，它将各种管线集于一体，包括给排水、通讯、燃气以及热力管线等，设有专门的检修口、吊装口以及监控系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是现代化城市的重要基础设施，是智慧管网的具体表现形式，近年来从国外逐步传入中国，并在不同城市中逐步升温。

为了推动综合管廊在各城市落地生根，国家在十三五规划中提出了地下管网的管廊建设，政府宣布将全面启动地下综合管廊建设，到2020 年力争建成一批具有国际先进水平的地下综合管廊。在管廊建设中明确提出利用电子识别、自动控制、互联网技术等新型信息化手段，实现城市管线的安全、透明、可视化实时管理。表1是近年来政府各级部门发布与城市地下管网建设相关的重要文件。

一系列政策表明政府对城市管网建设的重视力度。其中可以看到：

⑴政府细化政策由城市排水扩大至城市所有地下管网，其中包括具体时间表以及规划投资的数值等；

⑵提出在一定数量的大中城市开展地下综合管廊试点工程，且“鼓励管线单位入股组成股份制公司，联合投资建设综合管廊，或在城市人民政府指导下组成地下综合管廊业主委员会，招标选择建设、运营管理单位”，这意味着就资金落实以及项目收益分配等方面进行了进一步的梳理，有助加快地下管网政策落实。在新型城镇化建设和社会环保意识提升的大背景下，未来地下管网（特别是排水管网[8]）投资逐步落实是大概率事件，这也是管道行业新的发展机遇。

4 塑料管道近年来的发展

与传统的混凝土管道以及金属管道相比，塑料管道在柔韧性、密封性、重量以及耐腐蚀性等方面拥有明显优势，是一种节能、节材、绿色环保的化学建材，在市场中的受欢迎程度越来越高[9]。为了推广塑料管道这种绿色建材的使用，政府部门以及行业协会等也推出了不同的文件，为行业的发展指明了方向，保障行业的健康发展。表2 是近年来与塑料管道相关的文件[10-11]。

同时，现代城市化建设也为塑料管道的发展创造了广阔的发展空间，主要包括以下两个方面：①城市化建设发展：由于现代城市化建设发展迅速，也极大程度推动了城市周边部分乡镇城市化发展，而城市内市政管道网络也随之不断扩大和延伸，增大了市场对管道的需求。②旧城改造建设：我国很多城区都是20 世纪60 年代建立的，当时铺设的管道材质大多数为混凝土以及金属，其使用至今大多数都已经非常陈旧，部分已经到达使用年限，需要进行更新改造。这些都为塑料管道的发展带来了巨大市场空间[12]。

表1 政府近年来对城镇地下管网建设出台的相关文件

表2 近年来关于推广塑料管道的相关文件

在相关文件的引导下以及中国城镇化浪潮之下，塑料管道需求量也随之增多。塑料管道行业规模不断扩大，产量也随之提升。2011 年至2019 年间，全国产量由1000 万吨增长到1600 万吨。塑料管道的应用领域也随之拓展，包括建筑给排水、市政给排水、电工套管、化工排污、电信、消防、农业灌溉等领域。根据中国塑料加工工业协会塑料管道专业委员会的数据，在2015 年，塑料管道在农业方面的占比接近30%，在市政给排水领域的占比都超过10%，在建筑排水、市政燃气以及护套管方面的应用占比也接近10%，在城镇建设中发挥着重要作用。

随着智慧管网的概念以及物联网等相关技术的不断普及，赋予了塑料管道新的活力，充分发挥塑料管道在柔韧性、密封性、重量以及耐腐蚀性等方面的优势，让其在城市建设中的地位不断提升并得到更广泛的应用。

5 总结

近年来，塑料管道行业的规模不断扩大，产品技术水平也不断提高，塑料管道产品质量越来越高。在国家政策以及城镇化浪潮之下，塑料管材的应用范围越来越广，在城市给排水系统、燃气系统、供暖系统、电力系统以及通讯系统等领域发挥了重要的作用，在现代化社会的生产生活中几乎无处不在，对促进社会发展和提升生活水平做出了积极贡献。未来，在智慧城市以及智慧管网的浪潮之下，塑料管材将会得到进一步地发展，从而为中国新型城镇化建设做出更多的贡献。