數(shù)字排水國內(nèi)外介紹

對于城市排水管網(wǎng)數(shù)字化管理和專業(yè)化分析的研究和應(yīng)用一直在持續(xù)進行。在國外，20世紀60年代初期排水模型研究者就已經(jīng)在城市排水系統(tǒng)模擬方面進行了研究和開發(fā)，并出現(xiàn)了大量的統(tǒng)計模型、機理模型及管理和規(guī)劃模型。最早在水領(lǐng)域應(yīng)用的是Linslcy和Crawford開發(fā)的斯坦福流域模型（Stanford Watershed Model，SWM），這是一個應(yīng)用于水資源領(lǐng)域的計算機連續(xù)模擬模型程序。而真正標志著城市排水計算機建模開端的是1969-1971年由美國環(huán)保署（United States Environmental Protection Agency，簡稱USEPA）資助開發(fā)的暴雨管理模型（Storm Water Management Model，簡稱SWMM）。

在國內(nèi)，20世紀70年代同濟大學的楊欽就將計算機技術(shù)引入到給水管網(wǎng)的計算中，使大規(guī)模的管網(wǎng)計算和優(yōu)化成為可能，但遺憾的是并沒有建立類似國外SWMM、STORM等可以全面模擬城市排水系統(tǒng)的大型計算模型。另外一方面，對于大量復(fù)雜空間數(shù)據(jù)的管理、查詢和分析技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。從本世紀60年代初，加拿大的Roger F.Tomlinson和美國Duane F.Marble在不同方面、從不同角度提出了地理信息系統(tǒng)（GIS）概念以來，其含義與應(yīng)用正在不斷擴大，目前GIS已成功地應(yīng)用到了包括資源管理、自動制圖、設(shè)施管理、城市規(guī)劃等類別中的一百多個領(lǐng)域。

國內(nèi)排水管管理模式的發(fā)展可分為四個階段。

（1）傳統(tǒng)管理模式：主要靠圖紙和管理者的記憶和經(jīng)驗進行管理；

（2）簡單的計算機管理模式：以AutoCAD、Excel等文件格式對管網(wǎng)系統(tǒng)進行簡單的信息化存儲；

（3）基于GIS的管理模式：將管網(wǎng)數(shù)據(jù)以空間和屬性數(shù)據(jù)一體化方式存儲，實現(xiàn)基本的地圖顯示和查詢功能；

（4）基于監(jiān)測和模擬的綜合管理模式：是目前排水系統(tǒng)管理研究和實施的熱點，該模式綜合GIS和專業(yè)模型的優(yōu)勢，利用GIS提供數(shù)據(jù)管理和空間分析能力，利用管網(wǎng)水動力學模型提供專業(yè)計算和分析功能，為排水管網(wǎng)運營監(jiān)控提供科學的參考意見；該模式更可以實時采集管網(wǎng)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，進行動態(tài)分析和模擬，為排水管網(wǎng)的規(guī)劃管理、運行養(yǎng)護提供動態(tài)可靠的專業(yè)分析依據(jù)和方案。

應(yīng)用數(shù)字排水（DigitalWater）平臺為排水系統(tǒng)的資產(chǎn)管理、網(wǎng)絡(luò)連接分析、動態(tài)模擬計算提供了一個便捷操作的工作平臺，并為結(jié)合當?shù)貙嶋H情況進行業(yè)務(wù)應(yīng)用和分析功能的深度開發(fā)提供一個二次開發(fā)的基礎(chǔ)平臺。主要解決10個排水管理中的實際問題——污水管網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析與現(xiàn)狀評估，管網(wǎng)升級改造設(shè)計與評估，污水管網(wǎng)負荷分析與局部優(yōu)化，雨水管網(wǎng)溢流管理，雨洪利用設(shè)計與評估，管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計與模擬，管線入戶設(shè)計與評估，排水管網(wǎng)運營監(jiān)控，管道清淤分析，事故應(yīng)急分析等具體規(guī)劃和管理的業(yè)務(wù)工作。DigitalWater可以作為核心軟件與相關(guān)硬件系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)建符合當?shù)貙嶋H情況的排水管網(wǎng)運營監(jiān)控中心，為各個城市與地區(qū)提供排水管網(wǎng)數(shù)字化管理手段。

應(yīng)用數(shù)字排水（DigitalWater）平臺，可以為區(qū)域、排水流域或市域等各種不同級別的排水管網(wǎng)管理部門建立一個長期有效、統(tǒng)一方便的綜合排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，在“統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施”的指導思想下，通過持續(xù)的專業(yè)模塊開發(fā)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)維護和相應(yīng)硬件支撐平臺（計算機網(wǎng)絡(luò)平臺、大屏幕展示平臺、管網(wǎng)液位與流量在線監(jiān)測體系等）的建設(shè)，全面提升該地區(qū)的排水設(shè)施運營管理水平、規(guī)劃決策水平和客戶服務(wù)水平，為保障排水設(shè)施的安全穩(wěn)定運行提供現(xiàn)代數(shù)字化管理手段。

DigitalWater DS體系具有管網(wǎng)分析、方案管理、空間編輯、屬性編輯、模擬結(jié)果表達、數(shù)據(jù)查詢、資料管理等基本功能模塊，同時DigitalWater 管網(wǎng)監(jiān)測、管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、戶線接入、管網(wǎng)三維、模擬結(jié)果率定、參數(shù)率定、暴雨生成等專業(yè)擴展模塊。

☆排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)處理

標準化管網(wǎng)數(shù)據(jù)格式：對當?shù)毓芫W(wǎng)普查數(shù)據(jù)進行分析、處理、定制數(shù)據(jù)入庫技術(shù)路線；

管網(wǎng)拓撲關(guān)系檢查：對原始數(shù)據(jù)中的拓撲錯誤進行查詢定位，協(xié)助進行管網(wǎng)數(shù)據(jù)的補測；

管網(wǎng)拓撲關(guān)系修正：對管網(wǎng)數(shù)據(jù)中的拓撲錯誤進行修正，構(gòu)建準確、完整的管網(wǎng)拓撲關(guān)系修正；

建立管網(wǎng)綜合管理數(shù)據(jù)庫：建立結(jié)構(gòu)完整，格式統(tǒng)一的排水管網(wǎng)綜合管理數(shù)據(jù)庫；

數(shù)據(jù)持續(xù)更新維護機制：對管網(wǎng)模擬數(shù)據(jù)庫進行持續(xù)的更新和維護，保證模型的準確性。

☆管網(wǎng)建模與綜合評估

數(shù)字排水平臺（DigitalWater DS）將GIS技術(shù)和專業(yè)模型合理集成，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，具有排水系統(tǒng)資料管理和水量、水質(zhì)模擬等功能，可構(gòu)建排水管網(wǎng)模型，可進行排水系統(tǒng)綜合評估、排水業(yè)務(wù)分析、城市非點源污染評估。構(gòu)建排水管網(wǎng)模型：利用普查數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)等進行排水管網(wǎng)模型參數(shù)的率定和驗證；

排水系統(tǒng)綜合評估：對排水狀況進行全管網(wǎng)水利分析，指導管網(wǎng)的改造、養(yǎng)護、清淤等工作；

排水管理業(yè)務(wù)分析：通過對多種情景的模擬，對流域內(nèi)排水管網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度、泵站的合理利用進行分析，制定科學管理方案；

城市非點源污染評估：對城市降雨徑流污染負荷進行估算，對污染特征進行分析，對治理措施進行模擬。

· 基于DigitalWater DS進行以軟件為核心，結(jié)合硬件設(shè)施進行系統(tǒng)集成，搭建“數(shù)字排水平臺”

系統(tǒng)集成采用“GIS、排水模型和在線監(jiān)測”三驅(qū)動的模式，實現(xiàn)軟件與硬件結(jié)合、定性與定量結(jié)合、技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的排水管網(wǎng)數(shù)字化管理體系。2100433B