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      GIS技術在供水系統中的應用與發展

      點擊數:4756  發布時間:2011/12/13 16:11:21

              目前,GIS在國內供水系統中的應用集中在輸配水管網的日常管理中,如上海、深圳、唐山 等城市,建立了城市供水管網管理系統,實現了供水管網圖形數據和屬性數據的計算機錄入、修改;對管線及各種設施進行屬性查詢、空間定位以及定性、定量的統計、分析;對各類圖形(包括管線的橫斷面圖和縱斷面圖)及統計分析報表顯示和輸出;除此之外,還為爆管、漏水事故的搶修、維修提供關閘方案及相關信息,從而基本實現了供水管網的信息化管理。通過GIS的集成,使管網圖形庫、屬性數據庫及外部數據庫融為一體,不僅圖文并茂、準確高效,而且易于動態更新,從而大大提高了管網管理工作的效率和質量。

              當然,GIS應用于供水系統所產生的功效還遠不止于此。就GIS本身而言,對空間數據的管理只是最基本的功能,而更深刻的內涵在于GIS的空間分析、模型分析所產生的信息,能夠對 自然過程或決策方案進行模擬和趨勢預測,以便從中選擇最優方案,避免管理和決策的失誤。

              因此,GIS在供水系統中的應用,就不能僅僅作為一個圖形庫和數據庫只是停留在管網日 常管理的水平上,還應該利用GIS分析、模擬與預測的強大功能,與專業理論、方法相結合,進行深度開發,為管網規劃設計、建設施工、各種運行狀態下的優化調度以及事故搶修等提供決策支持。

              目前我國大、中城市管網更新改造的任務逐年加大,迫切需求實用的管網水力分析及擴建改造優化設計的軟件系統。然而,盡管近年來有關管網優化設計理論和方法的研究日趨成熟 ,但其應用并不廣泛,究其原因就在于優化模型的建立及其解法與編程,對于部分設計人員來講難度較大,尤其是擴建、改造方面的優化,不僅涉及的問題比較復雜,而且往往需要龐大的數據量。而解決這一難題的有效辦法就是將管網計算理論、系統優化理論與GIS相結合 ,憑藉GIS強大的空間數據管理功能,利用GIS上的實際管網圖構造出管網計算圖形,并從GI S的屬性數據庫中提取有關數據,通過編制計算程序,進行管網水力工況分析。在此基礎上再將GIS的網絡分析與優化模型的建立及求解融合在一起,建立一個管網擴建、改造優化的 輔助設計系統。這樣不僅將優化設計的思想、方法滲透到管網建設中,有利于城市供水管網 的合理布局與科學調整,為日后管網的優化調度奠定良好的基礎;而且通過GIS將管網大量 的基礎數據、水力分析計算、優化設計計算以及設計方案輸出等集成為易于操作的專業軟件 ,為設計人員的實際應用提供了極大方便。

              設計優化的最終目的是運行優化。一個大型、復雜的管網做到安全可靠、經濟合理的運行并非易事。從長遠目標來看,根據可靠、準確的管網運行資料,建立管網數學模型,并據此對 管網運行工況進行動態模擬,是實現管網優化運行的必經之路。而在管網建模過程中,GIS以其獨特的優勢,將作為對管網運行實施信息模擬不可替代的工具。在GIS的支持下,管網的結構參數和狀態參數融為一體,可以利用GIS數字高程模型,模擬管網水壓分布狀態, 并以二維或三維圖形直觀顯示;也可以在多水源管網中尋求管網內供水分界線的變化規律,以合理設置供水分界地帶的測壓點,并確定各測壓點之間的相關關系,為優化調度提供決 策依據。

              此外,GIS的空間分析、網絡分析還可用于管道施工、管網維修預案和管網事故搶修決策等 方面。如在管網建設施工中,利用GIS的緩沖區(Buffer)模型,對將要敷設的管道進行緩沖區分析,并將計算出的緩沖區與數字高程模型迭加,計算其工程土方量。又如在未來的管網事故緊急搶修時,可以采用GIS與GPS相結合,一方面通過GPS系統準確獲取搶修車的地面位置和路網交通狀況,并將數據實時傳送給GIS,計算最短行車路線;另一方面利用GIS的關閥搜索、管網狀態仿真模型,快速分析事故的影響范圍和影響程度,模擬管網動態變化,以便調度管網有關設施,確保供水服務質量。顯然與傳統的事故處理相比,上述技術方案充分 顯示出現代信息技術高效率的優勢。

              以上列舉的各項只是GIS在輸配水系統中的部分應用,實際上GIS在供水系統中還可用于水資 源規劃與管理、地面水水質模型、地下水水質保護以及GIS結合專家系統實現供水系統區域優化等眾多領域,并將日益發揮更大的功效。

              GIS在供水系統中進一步開發應用的前景十分廣闊。而跟蹤GIS技術的發展,選擇一個成熟、優秀的GIS平臺,對于許多用戶來說則是至關重要的。

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