[论文]排水管网信息化系统（八）

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摘要：伴随着我国城市化的进程，城市排水管网系统的建设速度快、规模大、更新快，排水管网管理的难度越来越大。合理优化的排水系统布局可以有效降低管道系统的基建投资和运行管理费用，提高管网的运行效率，充分发挥现有管网的排水能力，对于新建城区的排水管网规划设计和老城区原有排水管网的升级改造都具有十分重要的意义。基于第四代管网管理技术的数字排水平台（DigitalWater DS）可以对现状和未来情景下的城市排水系统进行结构和负荷分析，发现管网系统布局的缺陷并提出调整建议，利用平台开发的设计模拟一键式功能，可以对布局调整方案进行模拟分析以评估布局优化调整的效果，从而为排水系统布局优化分析提供科学依据，使得流域级别的综合管理模式得以实现。

关键词：数字排水；DigitalWater；污水管网；负荷分析；布局优化


1 前言
排水管网设施是城市重要的市政基础设施，排水系统的安全有效运行对于城市的健康和可持续发展起着重要作用。排水管网系统的网络布局和连通关系直接影响着整个管网系统的科学性、稳定性和经济性，从基础上决定了排水管网施工的工程量和经济成本，同时也决定了排水系统的整体结构和运行过程中的稳定性。经过合理优化的排水系统布局方案可以有效降低管道系统的基建投资和运行管理费用，提高管网的运行效率，均衡管网的排水负荷，对于新建城区的排水管网规划设计和老城区原有排水管网的升级改造都具有十分重要的意义。但是目前通用的排水管网规划设计方法和改造施工方案中缺乏准确有效的管网模拟分析手段的支持，无法在施工前全面了解整个规划区域或改造区域排水管网的水力负荷分布现状，无法准确得知局部管网负荷过大的原因，无法得知方案实施后的管网水力状况的整体变化。管网布局的规划设计和改造都存在一定的盲目性和局限性，对于规划设计仍采用传统的静态计算方法，对于管网改造通常仅对局部发生问题的管道进行改造，并没有从流域全局的角度对排水管网的连通布局进行科学有效的分析，从而造成改造后效果往往达不到预期目标。

管网的布局优化可以在保障城市排水安全的前提下充分利用现有管网的排水容量，以节约新建管网成本。由于近年国内城市发展速度快，局部管网事故频发，国内很多研究者对于排水系统布局优化进行了研究，但研究内容多集中在如何通过运筹学方法的计算实现施工量和经济成本的降低。虽然在经济成本角度实现了一定程度的优化，但由于缺乏有力的预测和模拟手段的支持，无法模拟与分析排水管网建成后的运行状态，即无法保证方案在技术角度的优化，这势必会影响城市排水系统的安全有效运行，增加排水管理部门的管理难度和养护成本，无法真正实现排水管网布局与连通的最优。

立足于我国排水规划、设计和管理中的实际问题，数字排水（DigitalWater）平台基于地理信息系统（GIS）和专业的排水管网水力水质计算模型为管网负荷分析和布局优化提供了技术支撑，利用该平台可以对城市排水系统在升级改造、事故处理和规划设计等各种情景下进行排水管网的网络结构和负荷分析，发现管网系统布局与连通的缺陷，并通过水动力学模拟分析各种改造和连通方案的实施效果，从而为排水系统布局优化提供科学依据和决策支持，使得流域级别的综合管理模式得以实现。