【正文】 管網(wǎng)管理的許多方面，如對(duì)企業(yè)已經(jīng)建立設(shè)施的豎向和平面位置進(jìn)行管理、動(dòng)土管理、用地管理等方面。但是，在功能上和理論上給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)和GIS具有很多相同點(diǎn)，因此建立數(shù)字給水管網(wǎng)系統(tǒng)可以運(yùn)用GIS及理論。圖檔管理一般包括圖檔修編和圖庫管理等工作。這樣可以讓復(fù)雜的圖庫管理電子化管理、數(shù)字化管理。GIS形式帶屬性的圖檔已經(jīng)由各種圖檔轉(zhuǎn)換或錄入，所以我們可根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的記錄按照?qǐng)D形信息或者圖像信息等要求進(jìn)行查詢，并可對(duì)查詢記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分類，從而大幅度提高信息收集的效率且提高準(zhǔn)確性。GIS系統(tǒng)可根據(jù)各種要求輸出和顯示屬性信息或者空間信息，并可打印輸出查詢結(jié)果，實(shí)現(xiàn)與各種主流GIS軟件數(shù)據(jù)格式互通以及輸出各種常用數(shù)據(jù)格式。（4）維護(hù)功能。（5）可望延伸到給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)、規(guī)劃等運(yùn)用GIS的目的就是為了解決實(shí)際問題，根據(jù)GIS系統(tǒng)及今后種種趨勢，以給水管網(wǎng)管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)再延伸到規(guī)劃設(shè)計(jì)等運(yùn)用是當(dāng)然的趨勢。在開發(fā)中，應(yīng)該注意目前主要采用的軟件即Auto CAD相結(jié)合，這樣才能將給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)很好地銜接給水管網(wǎng)管理。(2)軟、硬件配置。軟件方面，除了所必須的GIS基礎(chǔ)軟件，數(shù)據(jù)庫軟件如Server、SQL等，高級(jí)語言Delphi、VC、VB等也是必須的。 城市供排水管網(wǎng)的應(yīng)用 城市供排水管網(wǎng)在國外的應(yīng)用近來幾年，在發(fā)達(dá)的國家的城市供水過程中，供水管理工作開始廣泛應(yīng)用技術(shù)，通過實(shí)現(xiàn)城市給水管理的信息化，達(dá)到供水系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)劃，進(jìn)一步優(yōu)化其工程設(shè)計(jì)及運(yùn)作管理方面的工作，為優(yōu)化供水管理工作提供重要的決策支持。 城市供排水管網(wǎng)在國內(nèi)的應(yīng)用雖然我國技術(shù)的發(fā)展相對(duì)于歐美等國家晚了15年左右，但隨著快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)，發(fā)達(dá)的城市已經(jīng)開始自行開發(fā)GIS系統(tǒng)，或者引進(jìn)國外的。在我國傳統(tǒng)的給水管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中，做出管網(wǎng)日常管理系統(tǒng)僅僅是一個(gè)圖形庫和數(shù)據(jù)庫結(jié)合的單機(jī)版系統(tǒng)，不具有Web優(yōu)勢，即不能通過網(wǎng)絡(luò)訪問，所以，不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的給水管網(wǎng)信息共享。通過互聯(lián)網(wǎng)用戶可以訪問WebGIS服務(wù)器所提供的各種GIS服務(wù)，使其獲取空間信息，達(dá)到信息共享效果，能夠?qū)Τ鞘薪o水管網(wǎng)發(fā)展變化做出快速反應(yīng)。以上情況表明，GIS技術(shù)在我國的快速發(fā)展，在城市供水管網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用廣泛，使以前的城市供水管網(wǎng)管理工作由簡單圖解解析的人工化方式，轉(zhuǎn)向了全解析化的實(shí)體屬性的信息化，其管理手段向著自動(dòng)化、信息化邁進(jìn)。并且該系統(tǒng)并沒有采用WebGIS技術(shù)，僅是桌面系統(tǒng)，但是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，WebGIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)逐步成熟，利用WebGIS進(jìn)行給水管網(wǎng)信息系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)是一發(fā)展趨勢，也是本文將主要研究的內(nèi)容。隨著WebGIS技術(shù)逐漸的在城市給水管網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)中得到應(yīng)用，使得空間信息在Internet上共享得以實(shí)現(xiàn)。其次GIS技術(shù)也發(fā)展快速，當(dāng)前成為GIS開發(fā)的主流技術(shù)之一是分布式的組件，分布式技術(shù)和WebGIS技術(shù)相互滲入、相互填補(bǔ)，為在Internet平臺(tái)上部署強(qiáng)大的GIS平提供了有力支撐。在國內(nèi)外目前有許多專業(yè)GIS軟件廠商都推出了自己WebGIS應(yīng)用解決方案和軟件開發(fā)平臺(tái)，如ESRI公司的ArcGIS Server、憑借對(duì)空間數(shù)據(jù)強(qiáng)大管理能力、二維/三維地圖可視化、圖層控制、地圖編輯、空間分析等功能以及類型豐富的地圖服務(wù)成為城市給水管網(wǎng)WebGIS開發(fā)的首選平臺(tái)。現(xiàn)有供水管網(wǎng)中，超過使用年限的管網(wǎng)達(dá)到20%左右，由于早期鋪設(shè)的管網(wǎng)，使用管材低劣、施工技術(shù)落后，造成管網(wǎng)嚴(yán)重老化。大多數(shù)灰口鑄鐵管質(zhì)量不符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且管網(wǎng)配件質(zhì)量差，接口技術(shù)落后，導(dǎo)致管網(wǎng)抗壓強(qiáng)度低，爆漏事故頻繁發(fā)生。在嚴(yán)重老化的管網(wǎng)中，主干管占59％、其它管網(wǎng)占41％；在材質(zhì)低劣的管網(wǎng)中，主干管占58％、其它管網(wǎng)占42％；施工技術(shù)落后的管網(wǎng)中，主干管占58％、其它管網(wǎng)占42％。一些城市將不同時(shí)期或不同地區(qū)使用的供水管進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)供水，出現(xiàn)了管材混雜的情況，承壓標(biāo)準(zhǔn)較低的管段處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，爆管事故增多。一些城市由于新建水源工程，將地下水源更換為地表水源，或增大地表水源比例，為彌補(bǔ)被替代的補(bǔ)壓井的壓力損失，提高了管網(wǎng)壓力，超出原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，一部分管道破損，管網(wǎng)漏損嚴(yán)重。不少城市和地區(qū)，往往只把污水處理廠作為重點(diǎn)工程對(duì)待，而放松與之相配套的排水管網(wǎng)的建設(shè)，常常是污水處理廠按計(jì)劃建成投產(chǎn)，而排水管網(wǎng)卻只建了部分干管，造成一方面污水處理廠處理量不足，另一方面污水仍直接排入河體污染環(huán)境。一些城市將雨水管與污水管混接，雨、污不分，降雨時(shí)排水量增加，造成污水外溢，同時(shí)對(duì)污水處理廠運(yùn)行處理工藝沖擊很大。一些城市排水管設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，尤其是與水管管徑偏小，造成過水能力不足，導(dǎo)致汛期常常出現(xiàn)溢水現(xiàn)象。混凝土管在各地排水管網(wǎng)中占有相當(dāng)高的比例，由于地基不均勻沉降和其它市政工程施工對(duì)管道基礎(chǔ)的影響，造成混凝土管及其接頭破損嚴(yán)重，導(dǎo)致污水滲入地下，污染地下水。雖然“十五”和“十一五”期間，各地先后對(duì)部分市政管網(wǎng)進(jìn)行了更新改造，取得了顯著成效，有效地扼制了市政管網(wǎng)跑、冒、滴、漏問題，但仍有大量市政管網(wǎng)亟待更新改造，因此，今后一段時(shí)間，我國城市市政管網(wǎng)更新改造任務(wù)非常艱巨。（2）平口、企口混凝土管（≤500mm）不得用于城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)。隨著塑料管道生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)不斷完善，以及在國家節(jié)能減排、環(huán)境友好等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的激勵(lì)，塑料管道將在市政管網(wǎng)占據(jù)重要位置。由于非開挖施工技術(shù)具有不開挖或少量開挖路面，對(duì)道路及周邊環(huán)境影響小，施工速度快、施工費(fèi)用低等特點(diǎn)，因此，非開挖技術(shù)將在市政管網(wǎng)建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。落后的管理必將導(dǎo)致供水行業(yè)工作效率的低下和水資源的大量損失。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入發(fā)展，人們已經(jīng)意識(shí)到利用計(jì)算機(jī)和地理信息系統(tǒng)管理城市供水管網(wǎng)的重要性，相應(yīng)提出了建立面向企業(yè)的供水管網(wǎng)系統(tǒng)的迫切需求，以實(shí)現(xiàn)供水行業(yè)的規(guī)范化、自動(dòng)化、現(xiàn)代化和信息化的管理。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，與結(jié)合成為必然的趨勢，網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)相應(yīng)而生，是與技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它不但具有的數(shù)據(jù)管理和空間分析的功能，而且具有信息發(fā)布功能和數(shù)據(jù)共享的特點(diǎn)，這為城市給水管網(wǎng)信息的發(fā)布和數(shù)據(jù)的共享提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。因此，無論是從技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)條件還是從經(jīng)濟(jì)發(fā)展與信息化發(fā)展的客觀需求來看，對(duì)蕪湖縣的給水排水管網(wǎng)的重新規(guī)劃設(shè)計(jì)是十分重要的，從而更好的保證用戶用水需求。此地則有湖泊蕪草叢生，得名蕪湖，西漢元豐二年（公元前109年）置縣。現(xiàn)轄灣沚、六郎、易太、陶辛、紅楊、花橋、周皋、西河8個(gè)鎮(zhèn)124個(gè)村15個(gè)社區(qū)，總面積730平方公里。蕪湖市地勢南高北低，地形呈不規(guī)則長條狀。地勢南高北低，地形呈不規(guī)則長條狀；地貌類型多樣，平原丘陵皆備，河湖水網(wǎng)密布。西部和南部多山地。南塘湖、石板湖、西沖湖、池湖、竹絲湖、龍窩湖等湖泊。17′~118176。57′~31176。北與蕪湖市郊區(qū)及當(dāng)涂縣毗連，東以裘公河、東南以九連山脊與宣城縣分界，西南隔漳河與南陵、繁昌兩縣為鄰，西瀕長江。全境970平方公里。蕪湖縣屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候。最熱為78月，平均氣溫超過28℃，極端最高氣溫接近40℃。蕪湖降雨充沛，年降雨量1200毫米，但分布不均，主要集中在春季、梅雨季節(jié)和初冬。本次給排水管網(wǎng)規(guī)劃的城市是蕪湖市蕪湖縣，該區(qū)地形起伏較大，總?cè)丝跒?萬人，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展總?cè)丝跒?0萬人，設(shè)計(jì)用水的最小服務(wù)水頭30m，（萬人利用Google earth對(duì)蕪湖縣地區(qū)截圖，從軟件中截得該縣的平面圖。3 給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算與說明 給水管網(wǎng)概況 給水系統(tǒng)的組成和分類（1）給水系統(tǒng)的組成給水系統(tǒng)由相互聯(lián)系的一系列構(gòu)筑物和輸配水管網(wǎng)組成。為了完成上述任務(wù)，給水系統(tǒng)常由下列工程設(shè)施組成：①取水構(gòu)筑物，用以從選定的水源（包括地表水和地下水）取水。這些構(gòu)筑物常集中布置在水廠范圍內(nèi)。④輸水灌渠和管網(wǎng)，輸水灌渠是將原水送到水廠的灌渠，管網(wǎng)則是將處理后的水送到各個(gè)給水區(qū)的全部管道。高地水池和水塔兼有保證水壓的作用。中小城市或企業(yè)為了貯備水量和保證水壓，常設(shè)置水塔。（2）給水系統(tǒng)是保證城市、工礦企業(yè)等用水的各項(xiàng)構(gòu)筑物和輸配水管網(wǎng)組成的系統(tǒng)。③按使用目的，分為生活用水、生產(chǎn)給水和消防給水系統(tǒng)；④按服務(wù)對(duì)象，分為城市給水和工業(yè)給水系統(tǒng)；在工業(yè)給水中，又分為循環(huán)系統(tǒng)和復(fù)用系統(tǒng)。 影響給水系統(tǒng)布置的因素（1）城市規(guī)劃的影響給水系統(tǒng)的布置，應(yīng)密切配合城市和工業(yè)區(qū)的建設(shè)規(guī)劃，做到統(tǒng)盤考慮分期建設(shè)，既能及時(shí)供應(yīng)生產(chǎn)、生活和消防用水，又能適應(yīng)今后發(fā)展的需要。（3）地形的影響地形條件對(duì)給水系統(tǒng)的布置有很大影響。大中城市被河流分隔時(shí)，兩岸工業(yè)和居民用水一半先分別供給，自成給水系統(tǒng)，隨著城市的發(fā)展，再考慮將兩岸管網(wǎng)相互溝通，成為多水源的給水系統(tǒng)。地形起伏較大的城市可采用分區(qū)給水或局部加壓的給水系統(tǒng)。整個(gè)給水系統(tǒng)按水壓分成高低兩區(qū)，它比統(tǒng)一給水系統(tǒng)可以降低管網(wǎng)的供水水壓和減少動(dòng)力費(fèi)用。分配管、接戶管三類。干管和分配管的管徑并無明確的界限，應(yīng)視規(guī)模確定。管線在道路下的平面位置和高程應(yīng)符合城市地下管線綜合設(shè)計(jì)的要求。（5）干管的布置應(yīng)考慮發(fā)展和分期建設(shè)的要求，并留有余地。在本設(shè)計(jì)中采用的是環(huán)狀網(wǎng)，當(dāng)任意一段管線損壞時(shí)，閘閥可以將它與其余管線隔開進(jìn)行檢修，不影響其余管線的供水，使供水的地區(qū)大為縮小，同時(shí)，環(huán)狀網(wǎng)可以大大減輕因水錘現(xiàn)象所產(chǎn)生的危害。要求能夠供給用戶所需水量，保證不間斷供水，同時(shí)要保證配水管網(wǎng)足夠的水壓。 給水管網(wǎng)示意圖 給水管網(wǎng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)用水量的計(jì)算 （1）單位人口綜合指標(biāo)法：根據(jù) 《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB50282—98）—1所列的城市單位人口綜合用水量指標(biāo)，本設(shè)計(jì)規(guī)劃區(qū)近期總?cè)丝跒?萬，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃，現(xiàn)確定總?cè)丝跒?0萬。d)。d)。（2）用地分類指標(biāo)法根據(jù)城市用地分類，結(jié)合城市用地性質(zhì)確定用水量，與城市地塊建設(shè)更貼近，是總規(guī)階段估算供水管徑和預(yù)測分區(qū)用水量的依據(jù)。此處采用單位人口綜合指標(biāo)法。在圖中標(biāo)出節(jié)點(diǎn)編號(hào)，假定水流方向和各管段長度。城市最高時(shí)各大用水戶中用水量之和：q=0qs= Qql== L/(sL ()式中：L——該管段的長度 m；qs——比流量（L/sm）qs=Qql=(sL，折算系數(shù)α＝，即任一節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)流量等于與該點(diǎn)相連各管段的沿線流量總和的一半，若有集中流量，再將集中流量計(jì)入，計(jì)算結(jié)果見下表： 節(jié)點(diǎn)流量節(jié)點(diǎn)編號(hào)節(jié)點(diǎn)流量（L/s）1234567891011121314節(jié)點(diǎn)編號(hào)節(jié)點(diǎn)流量（L/s）151617181920 管徑的確定的原則根據(jù)管網(wǎng)定線的基本原則，綜合考慮地形、經(jīng)濟(jì)、城市規(guī)劃和發(fā)展等因素。（1）流量分配根據(jù)最大用水時(shí)水泵及水塔供水量以及管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的出流量（包括大用戶的集中流量），可按節(jié)點(diǎn)流量平衡條件即∑Q=0，進(jìn)行初步流量分配（先假定水流方向），求出各管段的流量。本設(shè)計(jì)最小管徑可取d=200mm，此外在選管徑時(shí)，還應(yīng)考慮通過最大轉(zhuǎn)輸流量的可能，并適合留有發(fā)展余地。 管網(wǎng)平差計(jì)算 環(huán)狀管網(wǎng)流量分配 根據(jù)節(jié)點(diǎn)流量進(jìn)行管段的流量分配分配步驟： （1）按照管網(wǎng)的主要方向，初步擬定各管段的水流方向，并選定整個(gè)管網(wǎng)的控制點(diǎn)。 （3）與干管線垂直的連接管，其作用主要是溝通平行干管之間的流量，有時(shí)起一些輸水作用，有時(shí)只是就近供水到用戶，平時(shí)流量不大，只有在干管損壞時(shí)才轉(zhuǎn)輸較大的流量，因此連接管中可以較少的分配流量。 管網(wǎng)校核（1）給水水力計(jì)算平差校核 采用JK法進(jìn)行校核，即完成管網(wǎng)系統(tǒng)的編號(hào)和寫出“銜接矩陣”、“環(huán)路矩陣”和“追溯矩陣”，簡單操作步驟如下：①根據(jù)給水管網(wǎng)系統(tǒng)圖，為節(jié)點(diǎn)、管段和環(huán)進(jìn)行編號(hào)，預(yù)估計(jì)管段流量的方向，并在管網(wǎng)系統(tǒng)圖上標(biāo)注參考流向箭頭；建立Excel工作表，登陸“序號(hào)”、“管段”、“管段長度（m)”、“節(jié)點(diǎn)號(hào)”和“環(huán)路號(hào)”。②統(tǒng)計(jì)得：共有節(jié)點(diǎn)數(shù)J個(gè)，管段數(shù)P個(gè)和環(huán)數(shù)L個(gè)，存在關(guān)系“P=J+L1”銜接矩陣的大部分元素為“0”，可按照節(jié)點(diǎn)的次序，逐行確定系數(shù)元素，流量指向節(jié)點(diǎn)的系數(shù)為“1”，背離節(jié)點(diǎn)的系數(shù)為“1”。④構(gòu)建環(huán)的的回路矩陣，環(huán)中流量符合順時(shí)針方向取“1”，逆時(shí)針方向取“1”，寫作[Lij].⑤構(gòu)造“追溯矩陣”[Wij],首先把矩陣的所有元素均設(shè)置為“0”，然后由控制點(diǎn)節(jié)點(diǎn)出發(fā)，分別向其他節(jié)點(diǎn)前進(jìn)，把途徑管段的元素標(biāo)為“+1”或“1”元素的正負(fù)號(hào)根據(jù)以下規(guī)則確定：如果是向上游走，標(biāo)為“+1”；向下游走時(shí)，標(biāo)為“1”。最高工況點(diǎn)的管網(wǎng)平差結(jié)果見附附表一。消防校核結(jié)果見附表二。最不利事故工況：考慮靠近供水泵站（水廠）的主干管在最高日最大時(shí)發(fā)生損壞時(shí)的工況。如果不滿足，可以增加平行主干管的數(shù)目，或者主干管采用雙線供水。 二級(jí)泵站設(shè)計(jì)計(jì)算 選泵原則（1）大小兼顧，調(diào)配靈活。為節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，應(yīng)根據(jù)管網(wǎng)水量與相應(yīng)的水壓變化情況。（2）型號(hào)整齊，互為備用。一般選擇同型號(hào)的水泵并聯(lián)工作，這樣無論對(duì)電機(jī)、電器設(shè)備的配套與貯備，管道配件的安裝與制作均會(huì)帶來很大的方便。流量變幅大的二級(jí)泵房，以選用QH特性曲線平緩的水泵。對(duì)于水源水位很低，必須建造很深的泵站時(shí)，選用立式泵可使泵房面積減小，減低造價(jià)。在保證不發(fā)生氣蝕的前提下，應(yīng)充分利用水泵的允許吸上真空高度，以減少泵站的埋深，降低工程造價(jià)。（6）應(yīng)選用效率較高的水泵，如盡量選用大泵，一般大泵比小泵的效率高。允許段時(shí)間內(nèi)中斷供水時(shí)，可只設(shè)計(jì)一臺(tái)備用泵。通常備用泵的型號(hào)可以和泵站中最大的工作泵相同。它的型號(hào)和最常運(yùn)行的工作泵相同。水泵選擇必須考慮節(jié)約能源除了選用高效泵外，還應(yīng)考慮運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)。這時(shí)二級(jí)泵站應(yīng)滿足最高日最高時(shí)的水量要求。所以二級(jí)泵站供水量按照最高日最高時(shí)用水量694L/s計(jì)算，并按照最高日最高時(shí)用水量確定管徑。15點(diǎn)為控制點(diǎn)