城市排水gis系统研究

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1、城市排水GIS系统研究1绪论1.1课题背景在漫长的历史年代中，生产力的不断发展导致人类活动的不断聚集，进而形成了原始的城市，而近年来由于经济的高速发展，城市化进程口益加快。在城市居民生活上，每天都需要排放生活污水，在工业生产上，时时刻刻都需要排放工业废水，在日常的降水过程中，如降雨、降雪都很可能产生额外的城市径流量，而城市区域地表透水性差，同样也需要及时排除，因此，城市排水对于生活、生产至关重要。建立城市排水管网系统就是用来排除此类可能影响居民生活、工业生产的废水，从而防止城市内错，保证城市生活生产正常进

2、行，同时保证城市水环境安全，进而确保城市可持续发展。因此，排水管网系统的建设对于城市来说至关重要，目前世界上许多发达国家，如美国、日本等，都很注重各自的城市排水管网系统的建设，大多都建立了完善的城市排水管网系统，并利用计算机技术、互联网技术及地理信息系统技术实现了对城市排水防错设施的实时、自动化的管理，构建了相应的城市排水信息系统。在我国，城市的扩张以及城市化进程的加快使得城市排水防错设施的类型与数量迅猛增长，设施之间相互关联构成了庞大的网络系统，同时，城市区域内的大范围降雪、降水情况时有发生。目前，国内

3、部分发达城市，如北京、上海等一线城市大多建立了各自的城市排水管网信息系统，基本实现了对城市排水防错设施的科学化、系统化的管理。然而，国内这些大中城市的排水信息系统，大多数都是排水管网管理信息系统，而非真正意义上的排水GIS系统。..1.2研究现状国外的众多发达国家，大多都非常重视城市的排水防错，并建立了庞大、复杂且相对完善的城市排水信息系统，同时，部分国家也应用了GIS技术，建立了城市排水GIS系统，取得了一定的成效。以下介绍部分发达城市在城市排水GIS系统的研究应用情况。德国高度重视其城市规划，早在20

4、0多年前，就已开始改善城市排水管网系统，如柏林建立了独立的雨水排水管网系统，使得柏林在过去的几十年都没有发生内港(弃若，2012)。同时，从上世纪五十年代起，德国GeoGrat公司就开始研究城市地下管网管理信息化的解决方案，并在九十年代时成功研发了城市排水GIS系统GEOGIS系统，对城市地下管网进行综合管理，现该系统已在欧洲200多个城市使用。自上世纪七十年代颁布并实施了清洁水法之后，美国越来越重视其城市的安全排水，到目前为止，美国的城市污水系统覆盖人数已经超过了其总人口的三分之二（杨艳，2004)。同

5、时，美国的GIS行业巨头ESRI公司联合MinerMiner公司共同推出了ArcFM(ArcFacilityManager)系统，提供面向城市设施管理的解决方案，系统提供了各类基础设施的规则库，同时也包含对城市排水管网的编辑和建模分析，使得用户可以直接从需求的角度而不用面向系统底层去建立和维护系统。英国的排水信息系统InfoWorks，是由沃灵福德软件公司设计研发的，该系统是一个集雨水管理、污水排放及供水管理为一体的管理与建模系统，利用该系统可以进行管网资产管理以及排水分析（陈圆、张亚雷等，2009)，同

6、时该公司的InfoWorks系列软件也已在2003年进入了我国国内市场。曰本是一个多降水的国家，其多数城市都面临城市积水内错的可能，因此日本十分注重其城市的排水防错问题（刘华，2011)，其大部分城市，如东京、大阪等都建立了基于GIS的管网管理信息系统，融合了网络分析、邻近度分析等空间分析功能，实现了对城市排水防错设施的科学化、自动化的监测管理。..2系统需求2.1业务需求结合实际管理部门工作需要，将城市排水GIS系统的业务需求划分为设施信息管理、溢流管理及管网监测三部分，具体系统业务需求如图2-1所示：

7、本着避免重复的现场测绘以及经济节约的原则，需要对已有的排水防错设施的图纸、文档等进行直接存储管理，包括排水防错设施规划设计图、竣工图、各类测绘数据等。由于这类数据大多具有不同格式，于不同的单位，所以直接对现有的此类数据进行统一管理。信息维护主要指对排水防港设施数据信息进行统一管理，包括对排水防港设施信息的增加、修改、删除、查询。例如对新修管线的长度、使用年限、管材等基本属性信息进行维护，对雨水口、阀门、水表、窖井等相关设备类型，属性信息等进行统一动态管理。管网监测主要包括以下内容：（1)管网运行情况监测。

8、包括液位监测、流量监测、水质监测及管网设施运行情况监测；（2)管网水力负荷监测。通过现状管网模拟并分析管道流速、充满度等模拟结果，分析管网水力负荷情况，负荷高的区域多为破裂风险较高的区域；（3)管网爆管分析。通过对管道爆管处的污水溢出量和管道上下游情况快速分析，获取爆管造成的污水溢出情况等信息，评估管道破裂的影响时间、影响程度和影响范围，为制定应急方案提供数据支持；（4)管网断面分析。包括横、纵断面分析。管网监测主要工作流程图