市政管網(wǎng)設(shè)計文獻綜述文獻綜述

市政管網(wǎng)設(shè)計文獻綜述文獻綜述畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻綜述包括國內(nèi)外現(xiàn)狀、研究方向、進展情況、存在問題、參考依據(jù)等）課題名稱：基于ESIA平臺的給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級：水1041班學生姓名：系部名稱：建筑工程系指導老師：安徽工業(yè)大學工商學院二o—四年三月TOC\o"1-5"\h\z課題研究背景4—網(wǎng)的重要性和特點41?1?1城市排水管網(wǎng)的重要性41?1?2城市排水管網(wǎng)特點61?2城市排水管網(wǎng)信息化管理71?3GIS在城市排水管網(wǎng)中的應用?81?4城市排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)標準研究的必要性101?4?1數(shù)據(jù)是多源的101?4?2數(shù)據(jù)是多格式的111?4?3數(shù)據(jù)是多尺度的111?5《ESIA5_2》數(shù)字化信息平臺簡介??????12研究意義13國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析及發(fā)展脈絡(luò)143?1國外研究現(xiàn)狀143?2國內(nèi)研究現(xiàn)狀153?3關(guān)于GIS的發(fā)展脈絡(luò)16存在的主要問題17管機構(gòu)174?2地下管線資料利用困難184?3地下管線信息共享程度低184?4地下管線信息動態(tài)更新程度低18五■展望19六?參考文獻20一．課題研究背景1.1城市排水管網(wǎng)的重要性和特點1.1.1城市排水管網(wǎng)的重要性改革開放以來,中國經(jīng)濟快速發(fā)展,全國各大城市的基礎(chǔ)建設(shè)一日千里,作為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的骨干工程和衡量城市現(xiàn)代化的重要標志之一,城市地下管網(wǎng)是支撐和保證城市經(jīng)濟發(fā)展及人民生活的重要基礎(chǔ)設(shè)施［1］。城市地下管線是指在城市規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi),埋設(shè)在城市規(guī)劃道路下的給水、排水、燃氣、熱力、工業(yè)等各種管道、電力、電信電纜以及地下管線綜合管溝等。從管線傳輸或排放物質(zhì)的性質(zhì)來分,城市地下管線可分為給水、排水、燃氣、熱力、電信、電力、工業(yè)和綜合管溝八大類管線,每一大類管線還可根據(jù)傳輸或排放物質(zhì)的差異或其功能的差異分為不同的小類,如排水管線可分為雨水、污水和合流等［2］。城市地下管網(wǎng)規(guī)模越來越大,管道種類多,管線長,猶如血脈延伸至城市地下各處,擔負著城市產(chǎn)業(yè)廢水、生活污水和雨水的接納、輸送、處理和排放,是城市賴以生存和發(fā)展的重要市政基礎(chǔ)設(shè)施,是保證城市正常運行和維護城市環(huán)境的”靜脈”,它的基本功能是及時排除城市內(nèi)生活污水、工業(yè)廢水和天然雨水,使城市保持清潔［3］。作為城市水循環(huán)系統(tǒng)的一部分,它起到水量調(diào)蓄渠道的作用,避免污水和雨水在城市內(nèi)累積與山地排洪溝、城市內(nèi)湖拍和內(nèi)河、防洪堤瑣一起消減積水和洪港災害對城市的威脅。同時它也是城市環(huán)境污染和凈化的平衡渠道,通過水流將污染物收集輸送到污水處理設(shè)施避免大量污染物集中排入水體對環(huán)境造成難以恢復的破壞。因

此,城市地下管網(wǎng)就像人體內(nèi)的“血管”和“神經(jīng)”,被人們稱為城市的“生命線”[4]。1.1.2城市排水管網(wǎng)特點規(guī)模龐大城市排水管網(wǎng)是市政設(shè)施的重要組成部分,對城市社會和經(jīng)濟發(fā)展具有全局性和先導性的影響。隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展,現(xiàn)代城市的地下管網(wǎng)包括水、電、煤氣、通訊、下水等,錯綜復雜。就括水、電、煤氣、通訊、下水等,錯綜復雜。就排水管網(wǎng)而言,是一個結(jié)構(gòu)復雜、規(guī)模龐大、隨機性強的巨型網(wǎng)絡(luò),尤其對于人口多、市政設(shè)施建設(shè)頻繁城市來說,排水管網(wǎng)的規(guī)模和復雜程度是難以想象的。配套設(shè)備種類多排水設(shè)備復雜、數(shù)量多,包括地下管:網(wǎng)、暗渠、明渠、檢查井y雨污水泵站和各種監(jiān)測儀表等要素。例如,管渠是水流的通道,每兩個檢查井或其他附屬構(gòu)筑物之間的部分為一個管渠。檢查井的主要作用是銜接管段,同時也是人員進行現(xiàn)場管道更新維護的場所。粟站的作用是當遇到下游管段埋深過大或排放的水體洪水位較高導致出水口可能被洪水掩沒時往往設(shè)置水粟對污水或雨

水進行提升。具有地理分布特性[5]排水管網(wǎng)中線路的走向以及排水設(shè)施和用戶的分布具有明顯的地理特征,生產(chǎn)管理中的實際操作如線路改造、停業(yè)檢修和用戶增加也都依賴于長度、距離、范圍、街道分布和相對位置等地理1^1長度、距離、范圍、街道分布和相對位置等地理1^1因素。1.2城市排水管網(wǎng)信息化管理近年來,隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展,城市排水管程中積累的大批排水管網(wǎng)的設(shè)計、施工、竣工數(shù)據(jù)迫切需要進行科學的管理和分析。城市排水管線是現(xiàn)代化城市不可缺少的重要基礎(chǔ)設(shè)施,是城市水污染防治和城市排漬、排漠、防洪的骨干工程,是衡量現(xiàn)代化城市水平的重要標志之一,是改善城市投資環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。對排入城市排水設(shè)施的污水、廢水和雨水等進行監(jiān)測管理,保障城市排水設(shè)施正常維護和安全運行,加強城市排水設(shè)施管理,促進城市排水管網(wǎng)的必要和有效手段是非常必要的,因此,科學組織進行排水管線探測普查,加強城市排水管網(wǎng)的信息化和數(shù)據(jù)化管理具有十分重要意義［6］。到目前為止,溫州,深圳、杭州、上海、武漢、重慶等城市都曾開展過排水管線調(diào)查,并建立了信息管理系統(tǒng)。實踐表明,城市管網(wǎng)的信息化和數(shù)據(jù)化不僅可以為城市截污納管工作提供科學的決策依據(jù),也為市政排水監(jiān)管工作提供了穩(wěn)定和強大的信息平臺和有力工具,同時城市地下管網(wǎng)信息平臺的建設(shè),可為城市應急指揮、搶險系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐,為應急指揮和搶險提供準確的數(shù)據(jù)依據(jù),提高決策效率。1.3GIS在城市排水管網(wǎng)中的應用為提高城市排水管網(wǎng)的管理效率和管理水平,我許多城市己建立排水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）,對具有典型空間分布特性的排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)進行可視化的管理與分析,而排水管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建,以及排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的即時更新和維護,是排水管網(wǎng)GIS應用的關(guān)鍵。作為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一個重要部分,地下排水管網(wǎng)可以說是一個城市的血管和生命線,具有相當重要的作用。目前,隨著中國的經(jīng)濟騰飛大規(guī)模輯城市建設(shè)如火如荼,但與之相駁的是許多城市的地下管線老舊,管道設(shè)計和鋪設(shè)不合理不能滿足居民對城市發(fā)展的需求。同時,地下管網(wǎng)原始數(shù)據(jù)的探測需要巨大的人力物力,探測的準確性不能保證,并且數(shù)據(jù)入庫需要人工進行,錯誤也不可避免,因此為了保證城市的建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展,必須加強城市地下管網(wǎng)的管理和信息系統(tǒng)建設(shè)[8]。同時,由于城市地下管網(wǎng)建設(shè)時間的差異,綜合設(shè)計的不.伺,同一城市不同片區(qū)的地下管網(wǎng)在用料、密封性、合理性等方面有著巨大區(qū)別,更重要的是施工和探測的許多不可控因素,導致在開發(fā)城市地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)和建立空間數(shù)據(jù)庫經(jīng)行拓撲分析以及流向追蹤時沒有統(tǒng)一的管井數(shù)據(jù)標準,使這些工作成為不可能。而GIS具有強大的圖形處理能力,同時擁有空間分析、空間定位、快速查詢和決策支持等功能[9],所以,為了保證管網(wǎng)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和交換是可靠的,結(jié)合GIS技術(shù)進行針對城市地下管網(wǎng)的數(shù)據(jù)標準研究,制定完善的編碼制就顯得非常重要。1.4城市排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)標準研究的必要性目前,排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)主要來源于市政排水管網(wǎng)的設(shè)計、建設(shè)和管理部門,具有多源、多格式、多尺度的特點,數(shù)據(jù)分散,缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準,嚴重制約了排水管網(wǎng)GIS的運用效果，以及排水管網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享與交換。城市地下排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)特點包括:1.4.1數(shù)據(jù)是多源的數(shù)據(jù)獲取多源:獲取地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)的方法有多種多樣，包括來自現(xiàn)有數(shù)據(jù)、圖表、遙感手段、GPS手段、統(tǒng)計調(diào)查、實地勘測等。這些不同手段獲得的數(shù)據(jù)其存儲格式及提取和處理手段都各不相同。數(shù)據(jù)存儲格式多源:GIS數(shù)據(jù)不僅表達空間實體的位置和幾何形狀，同時也記錄空間實體對應的屬性，這就決定了GIS數(shù)據(jù)源包含有圖形數(shù)據(jù)（又稱空間數(shù)據(jù)）和屬性數(shù)據(jù)兩部分。圖形數(shù)據(jù)又可以分為柵格格式和矢量格式兩類。傳統(tǒng)的GIS一般將屬性數(shù)據(jù)放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，而將圖形數(shù)據(jù)存放在專門的圖形文件中。不同的GIS軟件采取不同的文件存儲格式。1.4.2數(shù)據(jù)是多格式的從其存儲的介質(zhì)類型可劃分為紙介質(zhì)資料和電子數(shù)字資料,紙介質(zhì)資料包括各種形式的文字、圖和表等;電子數(shù)字資料包括以電子文件形式存儲的文檔資料、存儲在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)表以及各種專題信息管理系統(tǒng)中存儲的數(shù)據(jù)等;由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃,即使以電子形式存儲的數(shù)據(jù),其數(shù)據(jù)格式亦大不相同。這些不同格式的數(shù)據(jù)也需要不同的處理方法。1.4.3數(shù)據(jù)是多尺度的管網(wǎng)數(shù)據(jù)具有很強的時空特性,一個數(shù)據(jù)源既有同一時間不同空間的數(shù)據(jù)系列,也有同一空間不同時間序列的數(shù)據(jù)。不僅如此,不同地區(qū)的管網(wǎng)數(shù)據(jù)釆用不同尺度對地理空間進行表達,不同的觀察尺度具有不同的比例尺和不同的精度。由于管網(wǎng)數(shù)據(jù)的上述特點,導致了管網(wǎng)數(shù)據(jù)分散,缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準,給排水管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建以及排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的即時更新和維護帶來了巨大的困難。管網(wǎng)信息要真正實現(xiàn)共享,必須解決數(shù)據(jù)多格式、多數(shù)據(jù)集成等瓶頸問題。

1.5《ESIA5_2》數(shù)字化信息平臺簡介環(huán)境規(guī)劃、管理及影響評價的數(shù)字化信息平臺《ESIA》自2007年3月全國籌備污染源普查工作起，全程跟蹤普查工作，經(jīng)歷一年多的開發(fā)與完善，目前的《ESIA5_2》已能較全面地覆蓋污染源管理及其環(huán)境影響的評價，具有功能全面、適應性強和操作簡便的特點，可廣泛用于環(huán)境辦公、科研機關(guān)和考查現(xiàn)場。環(huán)境規(guī)劃、管理及影響評價的數(shù)字化信息平臺《ESIA5_2》使用美國NI公司的LabVIEW為開發(fā)平臺，編譯生成應用軟件，能夠以“Setup”方式實施系列文件的整體安裝。該軟件將直接安裝在Windows操作系統(tǒng)下，不需要其他軟件環(huán)境支持?！禘SIA5_2》數(shù)字化信息平臺的結(jié)構(gòu)如圖1?1所示。污染瀬普査教據(jù)庫科學發(fā)展規(guī)劃分析II■TTF污染瀬普査教據(jù)庫科學發(fā)展規(guī)劃分析II■TTF*皙污染源調(diào)査污染源調(diào)汚染燕陌污染源環(huán)境水資燕乘址和理庫翳助査營理通急預測和彫響預蒯和平合■用平臺營理1t_T_t二程項目閒析庫壞墳規(guī)対、■啻醴和影響神存彳仟的散字化信息平臺＜ESIA52J圏1-1環(huán)境規(guī)的、管理廂聖響評價的數(shù)字比信息平臺＜ESLA5_2＞結(jié)枸ESIA5_2》的功能通過調(diào)用對應的功能模塊來實現(xiàn)，調(diào)用功能模塊的方法有菜單調(diào)用和子模塊調(diào)用兩種方式。《ESIA5_2》設(shè)有“水環(huán)境評價”，“大氣環(huán)境影響”，“基于地理信息的大氣環(huán)境影響”“噪聲環(huán)境影響與控制”“環(huán)境突發(fā)污染預測”和“水資源系統(tǒng)規(guī)劃”等子模塊。調(diào)用功能模塊的通道并不是唯一的，按照屬性歸類，同一功能程序可能出現(xiàn)在不同的板塊中。菜單調(diào)用完成后，程序返回起始界面，子模塊調(diào)用操作完成后，程序返回子模塊界面。當該子模塊中所有操作完成后，按下“返回”按鈕，就可以返回起始界面。使用菜單中的Exit項，完成《ESIA5_2》的退出。使用“停止”按鈕可停止程序的運行，用戶的設(shè)置被保留，當按下窗口上部的按鈕，程序重新運被保留，當按下窗口上部的按鈕，程序重新運二．研究意義我國的城市管道大規(guī)模建設(shè)是在建國以后,基于當時國情,無論是管道的長度和管徑和網(wǎng)絡(luò)分布都是暫時解決當時的突出問題,未形成完整的系統(tǒng)體系。改革開放以來,國民經(jīng)濟高速增長,我國的城市建設(shè)也正在以日新月異的速度變化著,但地下管線設(shè)施建設(shè)一支沒有給予足夠的重視,管線規(guī)劃性不強,主干線與次干線的銜接性差,管線縱橫交錯,各自為政。城市的規(guī)模越龐大,功能越復雜,基礎(chǔ)設(shè)施越密集,可能出現(xiàn)的問題就越多。為了能夠最大限度的發(fā)揮管道的排水能力迫切需要對排水管理部門在城市建設(shè)過程中積累的大批數(shù)據(jù)進行科學的管理和分析,這對城市地下排水管線信息化管理具有很好的指導作用[7]。三．國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析及發(fā)展脈絡(luò)3.1國外研究現(xiàn)狀GIS是一門新型科學,也是一門邊緣科學,出現(xiàn)于二十世紀六十年代，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,GIS在大量數(shù)據(jù)處理方面獲得突破,并且在全球變化、軍事等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。國外發(fā)達國家在地下管道建設(shè)和相關(guān)研究方面已經(jīng)很完善,管網(wǎng)的普及率很高,以城市排水管網(wǎng)密度（單位:km/km2作為衡量標準血〕,美國、日本等國家都達到了10以上,德國一些地區(qū)更是高達50,從人均占有管道長度衡量,大多發(fā)達國家超過4米,而在國內(nèi)只有0.5米左右,同時國外在利用GIS技術(shù)研究地下管網(wǎng)方面取得了顯著的成就,比較著名的有英國的Wallingford軟件、美國的SWMM軟件和ARC/INFO、GENAMAP等,這些軟件在數(shù)據(jù)的輸入、地圖輸出、網(wǎng)絡(luò)分析等等應用方面表現(xiàn)都很優(yōu)秀,并且可以針對地下管網(wǎng)中的徑流給出連續(xù)運動變化的模擬,可以對管網(wǎng)系統(tǒng)進行實時監(jiān)控、水污分流、提高水質(zhì),并通過布置測控點與計算機相連進行調(diào)度,控制和優(yōu)化污水處理廠的負荷［11］。3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國在這方面起步較晚,在改革幵放以后,部分沿海地區(qū)的城市建設(shè)大力發(fā)展,地下管網(wǎng)才有了較快的建設(shè),但其設(shè)施水平也不高。2000至2006年我國開展城市地下管線普查和信息系統(tǒng)建設(shè)的城市（區(qū)）數(shù)量總計為127個,仍有近70%的城市還沒有整體或全面開展地下管線信息化工作。在東部96個城市中,已經(jīng)開展城市地下管線普查和系統(tǒng)建設(shè)工作的城市為56個,比例為58%;在西部51個城市中,已經(jīng)開展城市地下管線普查和系統(tǒng)建設(shè)工作的城市為17個,比例為33%?？梢?全國城市地下管線信息化工作程度仍然較低,特別是中等城市和小城市差距更大。此外,中西部省份城市開展地下管線信息化工作的比例更低。3.3關(guān)于GIS的發(fā)展脈絡(luò)在具體研究方面,言心在1981年便發(fā)表《做好居民小區(qū)管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計院與施工》,開始關(guān)注居民區(qū)范圍內(nèi)的管網(wǎng)問題。之后城市區(qū)劃內(nèi)的地下管網(wǎng)問題引起的大家的注意,1989年,王國光、白孟勵發(fā)表《建立城市地下管網(wǎng)檔案》,199年李琴玉發(fā)表《淺談地下煤氣官網(wǎng)檔案的管理》,還有許多其他的文章,但這一時期的研究內(nèi)容專注在對于地下管網(wǎng)的測量和數(shù)據(jù)入庫部分,停留在手工管理到計算機自動管理的過渡時期。之后的九十年代開始,利用GIS研究城市地下管網(wǎng)才真正發(fā)展,大量科學工作者和相關(guān)從業(yè)人員從不同的角度研究了城市地下管網(wǎng)的重要性和如何在GIS平臺上科學的處理數(shù)據(jù)。1995年,中國第三代MapGis地理信息系統(tǒng)研發(fā)成功,打破了國外GIS軟件壟斷的情況,中國地質(zhì)大學吳信才教授成為國內(nèi)GIS領(lǐng)域的帶頭人。進入21世紀之后,基于GIS的城市地下管網(wǎng)研宄己經(jīng)成了一個熱點,很多有質(zhì)量的科技論文和成果涌現(xiàn)出來,許多城市開始在GIS平臺建立針對地下管網(wǎng)的管理信息系統(tǒng)并大力推動相關(guān)研究,在管網(wǎng)可視化、空間數(shù)據(jù)庫建立、多維分析、水力模擬等各個方面都有快速發(fā)展。在利用GIS研究城市地下管網(wǎng)的研究方面,國外很多機構(gòu)做了很多研究工作,而國內(nèi)的相關(guān)研究在上世紀九十年代才開始真正發(fā)展,沒有統(tǒng)一制定針對城市地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)的分類編碼和數(shù)據(jù)標準。四．存在的主要問題4.1缺乏統(tǒng)一的監(jiān)管機構(gòu)城市地下管線的種類有給水、排水、燃氣、熱力、電信、電力、工業(yè)和綜合管溝八大類管線,而這些管線又分屬自來水公司、排水公司、燃氣公司、熱力公司、各電信公司、電力公司、政府、部隊和各工礦企業(yè)等幾十個單位建設(shè)和管理。4.2地下管線資料利用困難正是由于城市地下管線分屬不同單位建設(shè)和管理,其資料分散地分布在城市不同單位和部門管理。由于各管線權(quán)屬單位對資料管理重視程度的差異,獲取和存儲地下管線信息的方式不同,以及其信息化建設(shè)工作程度的不均衡性,使現(xiàn)狀地下管線資料具有多源性、多樣性、離散性和時空性等特點。4.3地下管線信息共享程度低許多政府部門將地下管線信息資源產(chǎn)權(quán)部門化,設(shè)置信息利用的壁壘,結(jié)果一方面阻礙了地下管線信息資源的廣泛利用,同時也影響了需要地下管線信息單位之間的信息共享,這也是各部門重復采集信息和重復開展地下管線系統(tǒng)建設(shè)的重要原因之一。4.4地下管線信息動態(tài)更新程度低地下管線數(shù)據(jù)是城市地下管線信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心,具有很強的現(xiàn)勢性,建立城市地下管線數(shù)據(jù)的動態(tài)更新機制,及時更新和維護城市地下管線數(shù)據(jù)庫,是保證己建系統(tǒng)生命活力和管理有效性的唯一途徑,而技術(shù)標準是地下管線信息應用與共享的前提。此外,因為管網(wǎng)數(shù)據(jù)是空間對象,有很強的時空特性,獲取數(shù)據(jù)的手段也復雜多樣,這就形成多種格式的原始數(shù)據(jù),再加上數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交換和信息共享的需求越來越多,為了滿足空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的要求并保證數(shù)據(jù)的有效更新,使空間數(shù)據(jù)共享真正成為現(xiàn)實制定城市排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)標準是必由之路。五．展望數(shù)字排水綜合信息平臺充分發(fā)揮了成熟GIS平臺的功能性，靈活運用各種開發(fā)技術(shù)，污水處理信息動態(tài)發(fā)布平臺、管網(wǎng)統(tǒng)計分析輔助平臺，為廣大市民提供了豐富、即時的市區(qū)污水處理信息，為公司內(nèi)部提供了充分的生產(chǎn)、決策數(shù)據(jù)。但目前綜合信息平臺