基于arcgis的排水管網在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)開發(fā)與應用

1、基于基于ArcGIS的排水管網在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)開發(fā)與應用的排水管網在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)開發(fā)與應用20120508作者：毛楠聶新宇張志軼趙冬泉來源：北京清華城市規(guī)劃設計研究院1引言具體情隨著城市的發(fā)展，城市地下排水管網建設迅速擴張，傳統(tǒng)的紙圖和經驗式管理已經無法滿足城市發(fā)展和排水系統(tǒng)現代化運營管理的需要。地理信息系統(tǒng)（GeographicalInfmationSystem，簡稱GIS）強大的空間分布可視化和海量信息存儲管理能力，結合暴雨管

2、理模型（StmWaterManagementModel，簡稱SWMM）專業(yè)的排水系統(tǒng)水文水力分析優(yōu)勢，為城市排水管網高效運營和科學決策提供了有效工具。同時，為了及時掌握管網運行狀態(tài)，需要合理部署管道監(jiān)測網絡。在國外，排水管道流量監(jiān)測設備的發(fā)展已經有三十多年的歷史，很多城市建立了流量監(jiān)控網絡，用于排污收費、入流入滲消除和溢流控制等。如：美國馬里蘭州通過排水管網平臺和排水管道流量監(jiān)測以減少入流和入滲現象的發(fā)生；田納西州諾克斯維爾市建立Flo

3、wAlert預警系統(tǒng)，用于監(jiān)控液位變化以消除污水溢流的發(fā)生，該系統(tǒng)利用包含100臺流量計的監(jiān)控網絡，指導了223處管道修復工程，減少了77%的合流制管網溢流（CSOs）和78%的污水管網溢流（SSOs）。1990年，澳大利亞悉尼市建成了超過400臺流量計的監(jiān)測網絡，有效的保證了悉尼的排水安全。ArcGISEngine是一個創(chuàng)建定制的GIS桌面應用程序的開發(fā)產品。ArcGISEngine包括構建ArcGIS產品ArcGISDesktop和

4、ArcGISServer的所有核心組件。ArcGISEngine提供了COM、.和C的應用程序編程接口(API)。這些編程接口不僅包括了詳細的文檔，還包括一系列高層次的組件，使得編程人員能夠較快的創(chuàng)建ArcGIS應用程序。所以，排水管網在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)以ArcGIS為開發(fā)平臺，集成排水管網模型，配合管道在線監(jiān)測網絡的合理部署，能夠實現排水管網信息實時采集、動態(tài)監(jiān)測和決策分析，不僅可以為管網應急事故處理處置、管網運行狀態(tài)評估、運行調度和

5、防洪決策等行為提供技術支持，還可以為排水模型的率定和驗證提供數據支撐，實現模擬分析，從而大大提高城市排水設施的安全輸配性、管理服務水平和效率，實現排水系統(tǒng)管理的科學化、智能化和聯動性。2在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)設計開發(fā)基于ArcGIS的排水管網在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)采用CS結構，以滿足對GIS圖形數據的大量復雜操作和對系統(tǒng)響應時間的要求，系統(tǒng)邏輯結構如圖1所示，管網實時運行數據由現場監(jiān)測設備進行采集，通過無線或有線方式傳至管網數據采集工作站，通過

6、軟件平臺進行實時顯示、控制、數據管理、數據存儲等工作，并通過接口程序將實時數據存進管網運行數據服務器的數據庫中。根據管網運行數據庫的監(jiān)測數據，向相關部門分發(fā)相應的數據，更新頻率可以根據程序具體使用要求設定。管理調控人員由監(jiān)控工作站軟件系統(tǒng)通過調用管網運行數據服務器的實時數據庫數據進行生產監(jiān)控和管理工作。系統(tǒng)主要包括監(jiān)測信息實時查詢顯示、在線報警和數據統(tǒng)計分析等功能。警情的處理情況及應急工單的狀態(tài)。2.3入流入滲統(tǒng)計分析由于管道錯接、地下

7、水入滲等原因引發(fā)的過量入流入滲問題，不僅降低了管道系統(tǒng)的設計負荷，影響排水系統(tǒng)的正常功能，同時造成的系統(tǒng)溢流頻率增加，污染負荷加重，成為困擾排水系統(tǒng)正常運作的頑疾。監(jiān)測技術是進行入流入滲診斷的重要措施之一。入流入滲統(tǒng)計分析功能利用連續(xù)監(jiān)測數據，通過分析監(jiān)測點、監(jiān)測點上下游間的水量水位關系，查找排水管網超負荷運行的原因，輔助決策制定?；诒O(jiān)測區(qū)域連續(xù)監(jiān)測，入流入滲統(tǒng)計分析功能可以實現旱季入流和降雨入流入滲分析。歸納旱季入流的波動規(guī)律，分析

8、旱流工況下運行異常。將管網雨天排放的雨污水進行區(qū)分和量化，通過分析入流入滲的變化規(guī)律，從而判斷管道破損、混接或非法排放情況。入流入滲變化曲線如圖4所示。圖4排水管網降雨入流入滲分析界面3系統(tǒng)實施案例在南方某市，通過安裝管道流量、液位監(jiān)測設備，以ArcGIS為平臺開發(fā)排水管網在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)，增強了對地下排水管網運行狀態(tài)的掌握。該市基本實現了城區(qū)的主干管全覆蓋，但是在管理上存在排水系統(tǒng)雨季水量沖擊負荷較大、雨季水質偏差、雨季管網溢流風險

9、較高、管網監(jiān)測控制調度能力不夠、管道運行維護管理科學性不高等問題。通過前期現場調研和管網現狀模擬分析，項目科學合理地設計和部署監(jiān)測實施方案，從而使管網運營管理人員能夠及時準確地掌握管道水力狀況和整個區(qū)域的管網運行狀態(tài)，實現泵站優(yōu)化調度和污水系統(tǒng)協(xié)同控制。基于ArcGIS的排水管網在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)的部署和實施在該城市排水管網運行管理過程中主要發(fā)揮了以下作用：（1）發(fā)現偷排漏排現象，并進行有效處理，保障污水廠穩(wěn)定運行和受納水體生態(tài)環(huán)境安全

10、；（2）縮短應急響應時間，提高管理部門對管網突發(fā)事故的應急響應能力；（3）輔助科學決策，降低管網溢流量和溢流頻率。管理部門利用實時監(jiān)測數據及時跟蹤管網內水力狀況，利用決策支持系統(tǒng)提供的科學依據，做出強排、泄洪等科學決策，減少污水溢流。4結語隨著城市基礎設施建設的不斷發(fā)展和排水管網運營管理難度的不斷加大，專業(yè)化模型和排水管網監(jiān)測網絡在排水管網數字化管理過程中的重要作用日益顯現?；贕IS的排水管網在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)通過軟硬結合的方式，實現