城市排水系统数字化管理及模拟评估技术介绍-赵冬泉-上海
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城市排水系统数字化管理及模拟 评估技术介绍
An introduction on monitoring, simulation and management of urban drainage system
赵冬泉 2013年10月
汇报提纲
排水系统管理现状分析 相关技术国内外进展 排水系统数字化管理技术介绍 排水管网模拟评估技术介绍 相关工作开展建议
排水系统管理发展趋势
随着科学技术的进步与社会的发展，传统的以人工经验为 主的粗放式管理方式已经无法适应复杂的城市排水系统， 使用信息化技术提高排水系统的规划建设、运营维护管理 及服务水平是实现智慧排水的必要工作，是实现现代化城 市的重要内容之一，也是现代化城市排水系统科学管理的 趋势。
国外技术发展——资产管理
不同格式数据处理标准化流程
普查数据 MDB格 式文件 DWG格 式文件 纸质图纸 其他数据
检查井 图层 管道 图层 汇水区 图层 检查井属性表 管道属性表 汇水区属性表 …… 社会经济统计资料 管网业务相关文档 CCTV视频数据 ......
初步分析
初步分析
初步分析
初步分析
管网数据库
文档、多媒体数据库
相关出版物
汇报提纲
排水系统管理现状分析 相关技术国内外进展 排水系统数字化管理技术介绍
排水管网数据管理及系统 在线监测与业务运行软件 污水厂数字化管理平台
排水管网模拟评估技术介绍 相关工作开展建议
基于数字化的排水系统管理模式设计
软件体系 组织结构 硬件支撑
基于数字化的城市排水系统数字化管理模式
结合 ——美国环保局，1995
是预测排水系统旱天
/雨天运行情况、评估调控措施有效性的最有利工具。
“
的雨污水管网改造”（CARE-S）项目
——欧洲委员会，2005
排水管网管理现状——规划改造
多以静态计算为主，动态多情景 模拟分析技术应用较少，缺乏系 统科学的评估体系。 规划管理过程中，以人工经验为 主，对管网复杂连接关系及动态 变化规律的分析手段欠缺。 对于特殊事件，缺乏有效的应急 预案与动态分析手段。 管网现状分析诊断以局部问题为 主，缺乏系统级的模拟评估，上 下游影响关系分析不足。
技 术 进 步 和 发 展 趋 势
国家及行业相关文件
配合普查技术导则执行的信息平台
基于GIS开发，实现排水防 涝设施普查数据的统一规范 化管理。 实现普查数据的地图可视化， 提供设施属性数据的批量修 改，设施网络拓扑关系的分 析与自动维护，Excel、CAD、 GIS图层等多种格式数据的 导入导出等功能。 基本版免费提供，提供软件 功能的电话咨询服务。
国外相关监测分析案例
悉尼：超过400台的流量计，在1990 年已是世界上最大的流量监测网络。
美国田纳西州纳什维尔：合流制 溢流量减少了77%。
美国加州圣巴巴拉市：节约了非必 要的工程开支至少100万美元。
加州圣地亚哥：14天完成156台 流量计的安装。
排水数字化管理三个发展阶段
1. 纸图与简单计算机管理模式 纸图、简单信息化（Excel、CAD） 工人记忆、活地图 2. 基于GIS的管理模式 体现地理特征、实现基本的地图显示和查询功能 3. 基于监测和模拟的综合管理模式 综合集成GIS和专业模型的优势 建立精细化业务管理流程 采集在线监测数据，动态模拟分析评估 对管网规划及运行调度提供科学决策平台
土地利用 规划图 管网分布图 绘制 输入管网设计 条件参数 污水管道 水力计算 调整管道水力 计算结果 构建排水 管网模型 多情景模 拟计算 模拟结果 分析 否 《室外排水 设计规范》
划分汇水区
污水量预测
规划情景制定
管网负荷是否正常 是 规划方案完成
汇报提纲
排水系统管理现状分析 相关技术国内外进展 排水系统数字化管理技术介绍 排水管网模拟评估技术介绍 相关工作开展建议
数据存储 不统一 GIS 技术 Web 技术 排水模型技术
传统业务管理
对原有业务管理流程进 行优化，形成科学适用 数据缺 的管理体系 决策主 失 观性强
业务管理 分散 数据库技术 在线监测技术 硬件支撑平台
排水管网数据管理内容
静态数据
空间信息 材质高程 网络拓扑
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
动态数据
检查井液位 管道流量 水质数据 设施运行情况
排水管网管理现状——运行状态
缺少长期定量化的动态数据 处于被动的应对管理阶段，主动监测和预警能力弱 没有定量掌握管网运行动态及负荷空间分布 不能进行雨天管网流量及溢流原因分析 缺少进行优化调度科学分析的数据基础
排水管网管理现状——分析评估
分散、不系统的评估模式 不能快速识别排水管网的上下游网络连接特征 模型技术没有有效应用，无法进行排水流域的系统评估 不能科学回答管网连通、布局优化、泵站调控、厂网联 控、流域调水等工程措施对管网系统的动态影响
在排水设施运行维护过程中，进行长期有效、精细化与周期 性的资产管理（Asset Management），利用GIS、数据库、 Web等技术科学管理排水系统的海量资产数据。 通过制定和实施合理的巡查养护计划（Preventive Maintenance）保证排水系统的正常运转及有效性，实现科 学的管理成本控制，提高排水系统运行的可靠性，最大限度 的发挥排水系统的收集与处理效能。
排水管网管理现状——设施信息
“家底”不清，资料利用效率低 排水管网建设时期长，资产数据不完整、不准确 已建管网靠纸图或简单CAD文件记录与管理 管网信息化不够系统，各种格式的数据并存，变化数据不 能及时更新并统一存储 缺乏统一的数据标准规范及应用工具，影响信息的有效共 享和使用
行政区划图层
数据标准化
叠加地形图
扫描
格式转换
流量监测信息表 液位监测信息表 管网养护业务信息表
道路图层 建筑物图层
导入排水平台
转换为GIS地 图文件 生成空间背 景数据库
影像、航片
编号
编号
......
......
基础地形数据库
运营监测数据库
拓扑检查 是 拓扑关系修正 是否存在 拓扑错误 否 理论模型构建 现场补测和重新勘察
An introduction on monitoring, simulation and management of urban drainage system
赵冬泉 2013年10月
汇报提纲
排水系统管理现状分析 相关技术国内外进展 排水系统数字化管理技术介绍 排水管网模拟评估技术介绍 相关工作开展建议
排水系统管理发展趋势
随着科学技术的进步与社会的发展，传统的以人工经验为 主的粗放式管理方式已经无法适应复杂的城市排水系统， 使用信息化技术提高排水系统的规划建设、运营维护管理 及服务水平是实现智慧排水的必要工作，是实现现代化城 市的重要内容之一，也是现代化城市排水系统科学管理的 趋势。
国外技术发展——资产管理
不同格式数据处理标准化流程
普查数据 MDB格 式文件 DWG格 式文件 纸质图纸 其他数据
检查井 图层 管道 图层 汇水区 图层 检查井属性表 管道属性表 汇水区属性表 …… 社会经济统计资料 管网业务相关文档 CCTV视频数据 ......
初步分析
初步分析
初步分析
初步分析
管网数据库
文档、多媒体数据库
相关出版物
汇报提纲
排水系统管理现状分析 相关技术国内外进展 排水系统数字化管理技术介绍
排水管网数据管理及系统 在线监测与业务运行软件 污水厂数字化管理平台
排水管网模拟评估技术介绍 相关工作开展建议
基于数字化的排水系统管理模式设计
软件体系 组织结构 硬件支撑
基于数字化的城市排水系统数字化管理模式
结合 ——美国环保局，1995
是预测排水系统旱天
/雨天运行情况、评估调控措施有效性的最有利工具。
“
的雨污水管网改造”（CARE-S）项目
——欧洲委员会，2005
排水管网管理现状——规划改造
多以静态计算为主，动态多情景 模拟分析技术应用较少，缺乏系 统科学的评估体系。 规划管理过程中，以人工经验为 主，对管网复杂连接关系及动态 变化规律的分析手段欠缺。 对于特殊事件，缺乏有效的应急 预案与动态分析手段。 管网现状分析诊断以局部问题为 主，缺乏系统级的模拟评估，上 下游影响关系分析不足。
技 术 进 步 和 发 展 趋 势
国家及行业相关文件
配合普查技术导则执行的信息平台
基于GIS开发，实现排水防 涝设施普查数据的统一规范 化管理。 实现普查数据的地图可视化， 提供设施属性数据的批量修 改，设施网络拓扑关系的分 析与自动维护，Excel、CAD、 GIS图层等多种格式数据的 导入导出等功能。 基本版免费提供，提供软件 功能的电话咨询服务。
国外相关监测分析案例
悉尼：超过400台的流量计，在1990 年已是世界上最大的流量监测网络。
美国田纳西州纳什维尔：合流制 溢流量减少了77%。
美国加州圣巴巴拉市：节约了非必 要的工程开支至少100万美元。
加州圣地亚哥：14天完成156台 流量计的安装。
排水数字化管理三个发展阶段
1. 纸图与简单计算机管理模式 纸图、简单信息化（Excel、CAD） 工人记忆、活地图 2. 基于GIS的管理模式 体现地理特征、实现基本的地图显示和查询功能 3. 基于监测和模拟的综合管理模式 综合集成GIS和专业模型的优势 建立精细化业务管理流程 采集在线监测数据，动态模拟分析评估 对管网规划及运行调度提供科学决策平台
土地利用 规划图 管网分布图 绘制 输入管网设计 条件参数 污水管道 水力计算 调整管道水力 计算结果 构建排水 管网模型 多情景模 拟计算 模拟结果 分析 否 《室外排水 设计规范》
划分汇水区
污水量预测
规划情景制定
管网负荷是否正常 是 规划方案完成
汇报提纲
排水系统管理现状分析 相关技术国内外进展 排水系统数字化管理技术介绍 排水管网模拟评估技术介绍 相关工作开展建议
数据存储 不统一 GIS 技术 Web 技术 排水模型技术
传统业务管理
对原有业务管理流程进 行优化，形成科学适用 数据缺 的管理体系 决策主 失 观性强
业务管理 分散 数据库技术 在线监测技术 硬件支撑平台
排水管网数据管理内容
静态数据
空间信息 材质高程 网络拓扑
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
动态数据
检查井液位 管道流量 水质数据 设施运行情况
排水管网管理现状——运行状态
缺少长期定量化的动态数据 处于被动的应对管理阶段，主动监测和预警能力弱 没有定量掌握管网运行动态及负荷空间分布 不能进行雨天管网流量及溢流原因分析 缺少进行优化调度科学分析的数据基础
排水管网管理现状——分析评估
分散、不系统的评估模式 不能快速识别排水管网的上下游网络连接特征 模型技术没有有效应用，无法进行排水流域的系统评估 不能科学回答管网连通、布局优化、泵站调控、厂网联 控、流域调水等工程措施对管网系统的动态影响
在排水设施运行维护过程中，进行长期有效、精细化与周期 性的资产管理（Asset Management），利用GIS、数据库、 Web等技术科学管理排水系统的海量资产数据。 通过制定和实施合理的巡查养护计划（Preventive Maintenance）保证排水系统的正常运转及有效性，实现科 学的管理成本控制，提高排水系统运行的可靠性，最大限度 的发挥排水系统的收集与处理效能。
排水管网管理现状——设施信息
“家底”不清，资料利用效率低 排水管网建设时期长，资产数据不完整、不准确 已建管网靠纸图或简单CAD文件记录与管理 管网信息化不够系统，各种格式的数据并存，变化数据不 能及时更新并统一存储 缺乏统一的数据标准规范及应用工具，影响信息的有效共 享和使用
行政区划图层
数据标准化
叠加地形图
扫描
格式转换
流量监测信息表 液位监测信息表 管网养护业务信息表
道路图层 建筑物图层
导入排水平台
转换为GIS地 图文件 生成空间背 景数据库
影像、航片
编号
编号
......
......
基础地形数据库
运营监测数据库
拓扑检查 是 拓扑关系修正 是否存在 拓扑错误 否 理论模型构建 现场补测和重新勘察