城市的發(fā)展不僅在于光鮮亮麗的外表，更是在于里子中基礎(chǔ)設(shè)施良性運(yùn)轉(zhuǎn)所蘊(yùn)藏的動力。而城市排水正是反映著中國城市發(fā)展強(qiáng)勁的表象背后十分脆弱的一面。綜覽國外城市排水設(shè)計(jì)，“十幾年一遇”甚至“幾十年一遇”標(biāo)準(zhǔn)的巨大排水工程堅(jiān)不可摧地支撐著城市的運(yùn)維;而在國內(nèi)，“兩年一遇”、甚至不到“一年一遇”的城市排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)使得城市逢汛必澇，更成為中國大多數(shù)城市的發(fā)展之殤。

　　“做城市排水，實(shí)際上是還歷史的債。”本期GIO保定金迪地下管線探測工程有限公司軟件事業(yè)部總經(jīng)理付強(qiáng)這樣總結(jié)和評價(jià)城市排水這項(xiàng)工程，“一方面，國內(nèi)城市早期為地下管線的設(shè)計(jì)超前度不夠;另一方面，我們始終對這些埋藏在地下的這些基礎(chǔ)設(shè)施沒有一個(gè)清晰的數(shù)字統(tǒng)計(jì)。”

　　那么，面對水患造成的破壞，人們究竟是更多地選擇被動承受、亡羊補(bǔ)牢?還是會選擇主動防治、未雨綢繆?再者，隨著數(shù)字排水及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，這些先進(jìn)的管理手段到底能否建立起城市排水管道的有效管理機(jī)制，挽救城市避免內(nèi)澇的威脅?在這里，付強(qiáng)給出了一個(gè)答案。他認(rèn)為，數(shù)字排水技術(shù)正愈發(fā)走向成熟，雖然國內(nèi)城市的排水基礎(chǔ)設(shè)施并沒有像國外一些發(fā)達(dá)城市設(shè)計(jì)得更具前瞻性，但數(shù)字排水技術(shù)作為一種旨在改善城市排水基礎(chǔ)設(shè)施先天性不足問題之上的科學(xué)管理方法，正發(fā)揮著舉足輕重的作用。

　　在金迪這家專業(yè)從事地下管線技術(shù)服務(wù)的公司中，付強(qiáng)所在的軟件事業(yè)部主要負(fù)責(zé)地下管線GIS軟件系統(tǒng)GDInfo的研發(fā)，在配合外業(yè)部門進(jìn)行地下排水管線的探測、CCTV檢測以及修復(fù)任務(wù)的同時(shí)，完成一個(gè)小區(qū)、一片地段，乃至一座城市GIS管網(wǎng)系統(tǒng)的架構(gòu)，并通過智能化的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對地下排水管線的生命周期進(jìn)行管理。

　　“早期對于地下排水管線的管理，一直依賴于紙質(zhì)圖和管理者的經(jīng)驗(yàn)，體系化的流程并沒有建立起來。”付強(qiáng)提到，“直到GIS被引入到地下排水管線后，這種直觀地顯現(xiàn)地下管線綜合信息的平臺，不僅帶來基于二維和三維的管線規(guī)劃與分析的能力，同時(shí)還為城市排水企業(yè)和政府有關(guān)部門提供決策價(jià)值信息。”

　　正是在綜合技術(shù)的推動之下，一些更加先進(jìn)的管線探測技術(shù)結(jié)合GIS構(gòu)建了有效的維護(hù)和管理機(jī)制，提高了城市排水管網(wǎng)的管理能力，最終形成以GIS平臺為管理的核心的排水管線探測、檢測及修復(fù)的完整鏈條。

　　排水管網(wǎng)GIS化價(jià)值顯著

　　付強(qiáng)提到，目前數(shù)字排水的管理模式按照技術(shù)的成熟度共分為三個(gè)階段：第一階段僅僅是利用一些數(shù)據(jù)管理軟件對地下排水管網(wǎng)進(jìn)行基礎(chǔ)的數(shù)字化處理，與GIS結(jié)合并不明顯;但到了第二個(gè)階段，則開始利用GIS，構(gòu)建一套電子化的地下排水管線圖，并將管線數(shù)據(jù)錄入其中實(shí)現(xiàn)對其有效觀察、分析和管理;而第三個(gè)階段則是繼續(xù)GIS平臺上，利用有效數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對排水管線的動態(tài)建模、監(jiān)測、分析，并為有關(guān)部門提供管理上的決策。從當(dāng)前國內(nèi)的發(fā)展情況來看，國內(nèi)大部分城市正處于第三個(gè)階段的初期，GIS在其中發(fā)揮的資產(chǎn)管理價(jià)值正在得到城市相關(guān)管理部門的重視。

　　“這些年來，我們協(xié)助各地方政府部門和排水公司通過對管線的探測構(gòu)建出基于GIS的管網(wǎng)，讓這些城市在排水問題上有一張比較全面的城市管線圖作為參考。通過考察眾多城市，我們發(fā)現(xiàn)那些發(fā)展越快、現(xiàn)代化水平越高的城市，越缺乏全面、可靠的城市排水管網(wǎng)圖，比如北京。”付強(qiáng)以一座大城市舉例，“在北京，很多排水管道的修建沒有經(jīng)過統(tǒng)一的申報(bào)，管線填埋恣意無章，因此除了重新對北京市一次排水管線的普查外，根本不可能知道北京的地下排水管線的現(xiàn)況。”因此，對城市排水管網(wǎng)數(shù)字化進(jìn)程是迫在眉睫的，特別是對一線大城來說，GIS對城市管網(wǎng)的全面一體化管理，更至關(guān)重要。

　　從排水管網(wǎng)的數(shù)字化到GIS化只是關(guān)系到管理的平臺基礎(chǔ)，如何通過GIS為政府部門、排水管道的用戶提供管理上的決策價(jià)值，才是GIS應(yīng)用的核心。

　　在數(shù)字排水技術(shù)的前期采集階段，更微型的探測器正在取代曾經(jīng)的人工手段對管道內(nèi)部進(jìn)行有效探查。據(jù)付強(qiáng)介紹，對地下管線的探測與檢測，業(yè)內(nèi)正在采用一種體型小巧的四驅(qū)探測器，探測器內(nèi)部設(shè)有定位裝置，頭部則配備可以360°旋轉(zhuǎn)的視頻攝像頭及傳感設(shè)備，一來可以對地下管線內(nèi)部進(jìn)行無死角地探查管線中存在的問題。二來可以將拍攝下來的視頻存入信息庫，用于準(zhǔn)確還原管線內(nèi)部的情況。而探測器的另一端，是通過電纜線連接的控制主機(jī)，外業(yè)人員在地面利用這臺終端操控探測器的進(jìn)退以及攝像頭的拍攝方向，最終有效地將管線內(nèi)部的情況采集到終端機(jī)器當(dāng)中。

　　當(dāng)外業(yè)人員通過采集設(shè)備發(fā)現(xiàn)了在排水管道內(nèi)有破損、障礙或污垢時(shí)，便會根據(jù)設(shè)備的定位系統(tǒng)在該管道段做一個(gè)節(jié)點(diǎn)，供內(nèi)業(yè)部門后期利用GIS記錄并整理信息之用。當(dāng)內(nèi)外業(yè)部門對一個(gè)地區(qū)的地下管線全部探測和記錄好以后，GIS平臺中便可呈現(xiàn)這片區(qū)域的綜合管線信息，包括基礎(chǔ)的管道信息，以及檢測過程中發(fā)現(xiàn)的管道結(jié)構(gòu)性和功能性缺陷。[page]

　　付強(qiáng)認(rèn)為，排水管道的結(jié)構(gòu)性缺陷主要表現(xiàn)在破裂、變形、錯位、脫節(jié)、支管暗接、滲漏以及腐蝕等問題上;功能性缺陷則表現(xiàn)為探測到了污染物淤積、結(jié)垢，以及鋼筋爆出、樹枝阻擋等障礙性表現(xiàn)中。對于管道檢測中發(fā)現(xiàn)的每一類問題，人工處理都會根據(jù)嚴(yán)重程度劃分出等級，并在節(jié)點(diǎn)中清晰地呈現(xiàn)出來，用于后期的整理和決策，而這種等級的劃分參照于上海有關(guān)部門制定出的評定標(biāo)準(zhǔn)。

　　排水管網(wǎng)GIS系統(tǒng)對于排水管線的另一個(gè)重要作用就是做好動態(tài)建模分析，為排水管網(wǎng)運(yùn)營監(jiān)控提供科學(xué)的參考意見，這也是數(shù)字排水進(jìn)入第三個(gè)階段的重要標(biāo)志。

　　“利用GIS系統(tǒng)可以構(gòu)建出一套地下的三維模型，再加上對管線的實(shí)際監(jiān)測獲得的管線綜合數(shù)據(jù)，便能夠建立起動態(tài)的排水模型。”付強(qiáng)說。GIS目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對排水?dāng)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)動態(tài)模擬，通過假設(shè)一個(gè)雨量值，就能通過相應(yīng)的計(jì)算公式模擬實(shí)時(shí)情況。

　　“但實(shí)際上情況并不是人們想的那么簡單，這種模擬往往不準(zhǔn)，原因就在于管道內(nèi)部的污染物堆積會直接影響排水的效果，甚至可能只有模擬效果的三分之一。”付強(qiáng)表示，中國排水管線面臨的最嚴(yán)重的問題就是污物淤堵，這影響了排水暢通度。如果想對管線有更加精準(zhǔn)的模擬，技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)對管道的材質(zhì)、粗糙度、雨水滲透率和污物成分做出精準(zhǔn)的解析獲得一個(gè)更準(zhǔn)確的結(jié)果，但是對于污物量的估計(jì)始終是一大難點(diǎn)。

　　“這些問題的出現(xiàn)表示探測設(shè)備傳感與自動化處理水平尚有提高的空間。”付強(qiáng)說，“目前，探測器仍然需要全程人員值守，很多千奇百怪的管線內(nèi)部結(jié)構(gòu)性和功能性問題必須由人眼來親自判斷，所以我們希望未來的探測裝置可以直接通過更先進(jìn)的傳感器自動化地剖析各種管線內(nèi)部問題，比如對污物的成分分析用于追查來源，采用更加標(biāo)準(zhǔn)化的處理方法科學(xué)地解決問題源。”

　　因此，作為軟件事業(yè)部的負(fù)責(zé)人，付強(qiáng)希望能通過與各大院?；蛘呖萍疾块T建立起更加廣泛的往來，獲得一些新的技術(shù)來不斷強(qiáng)化探測設(shè)備自動化分析的能力，進(jìn)而提高工作的效率。目前，金迪公司已在和相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供單位合作，在控制地下管網(wǎng)的泵站安裝位液儀用于實(shí)時(shí)監(jiān)測水體質(zhì)量和水位高度;一旦裝置感知到管網(wǎng)中的液體超過一定標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的閥門也會自動打開，同時(shí)也會連接到GIS系統(tǒng)做出預(yù)警。另外，金迪也在和超圖軟件深度對接，推動智慧排水的發(fā)展。

　　“無論是數(shù)字排水，還是未來的智慧排水，技術(shù)將逐步實(shí)現(xiàn)智能化，人為干預(yù)的因素也會越來越少，市政維護(hù)成本也將降低。”付強(qiáng)總結(jié)道。

　　迫在眉睫的排水管線排查

　　目前，金迪公司正在廣東省中山市開發(fā)展排水管線探測和CCTV檢測工作，最終獲得的數(shù)據(jù)將錄入到GIS平臺提供進(jìn)一步的分析。“通過檢測我們發(fā)現(xiàn)，各種結(jié)構(gòu)性缺陷和功能性缺陷都多得驚人!還有雨污合流、支管暗接等問題。”付強(qiáng)提到，這些缺陷正是造成管線淤塞，從而引發(fā)城市在汛期形成內(nèi)澇的主要原因。但中山市出現(xiàn)的問題并不是個(gè)案，很多城市都面臨著這樣的問題。

　　隨后的工作中，在中山市政府的支持下，付強(qiáng)的軟件事業(yè)部團(tuán)隊(duì)與外業(yè)部門一起，建立起從市區(qū)到鄉(xiāng)村的排污網(wǎng)絡(luò)管理GIS系統(tǒng);從系統(tǒng)中能監(jiān)測到任何一個(gè)排污點(diǎn)的污水流向和流量，如果排污點(diǎn)的排污量大于管線所能承受的規(guī)定限度，連接在管線系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)感應(yīng)裝置便會通過GIS系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，引起有關(guān)負(fù)責(zé)單位的注意，以做出響應(yīng)和決策。付強(qiáng)說：“我們在GIS系統(tǒng)中利用水力學(xué)分析手段為城市排水管網(wǎng)今后的修復(fù)、擴(kuò)容、改造提供進(jìn)一步的指導(dǎo)。”

　　這些直觀的顯示模式也將為實(shí)施管網(wǎng)線路的改造提供相應(yīng)的決策，從而改善由于排污過量所引起的雨污合流等問題。

　　這幾年在中山市一套完整工作流程下來，付強(qiáng)深有感觸，一是覺得國內(nèi)排水管網(wǎng)的整治與管理進(jìn)程仍然迫在眉睫，二是發(fā)現(xiàn)了當(dāng)?shù)卣坝嘘P(guān)單位開始越來越重視城市排水這項(xiàng)長期工程對整個(gè)社會秩序的意義。

　　付強(qiáng)總結(jié)：“正是在中山市政府和當(dāng)?shù)嘏潘髽I(yè)及管網(wǎng)用戶的大力配合之下，相關(guān)工作雖然在過程上比較艱苦，但仍舊盡然有序地進(jìn)行著。”

　　共解內(nèi)澇之圍

　　在早些年中，整個(gè)社會都不太關(guān)注城市排水，技術(shù)上也不怎么重視，對地下管線的維護(hù)，通常以十年為一個(gè)周期，而這期間，城市排水管線早已發(fā)生了天翻地覆的變化，不僅管網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，還會造成管理上的困難。另一方面，十年周期的普查工作會大大加重政府的開支，其中管線探測與監(jiān)測再到GIS化的管理都只是冰山一角，更龐大的支出在于對管線的修復(fù)與運(yùn)維階段。

　　“城市排水不能因?yàn)榭床坏蕉唐诨貓?bào)就輕視了對排水管網(wǎng)的管理。”付強(qiáng)說道，“這幾年受惡劣天氣的影響，汛期城市內(nèi)澇引發(fā)的傷亡與財(cái)產(chǎn)損失才開始引發(fā)人們的關(guān)注。”

　　而值得肯定的是，在發(fā)現(xiàn)了問題后，各地區(qū)的政府部門都已開始加大力度整治地下排水管網(wǎng)，從過去十年一次的大普查，逐步形成了動態(tài)化的監(jiān)管和短周期維護(hù)的新模式。

　　城市排水需要底層做起，通過管線的探測、監(jiān)測到利用GIS平臺管理，能夠有效解決一部分內(nèi)澇之困，但從長遠(yuǎn)來看，徹底地改變城市內(nèi)澇之殤，要政府、企業(yè)、民眾的共同努力。“大暴雨或百年一遇，或幾十年一遇，可一旦遇到了誰也沒有辦法阻止，做好整座城市的規(guī)劃工作，加強(qiáng)地表綠地面積、減少植被破壞，都是輔助城市排水的良策。”付強(qiáng)總結(jié)道。(文|本刊編輯 陳啟臨)

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