城镇供水管网数字水质概述

数字地球是一个与GIS、网络、虚拟现实等高新技术密切相关的概念，是关于整个地球、全方位的GIS与虚拟现实技术、网络技术相结合的产物。数字地球要解决的技术问题，包括计算机科学、海量数据存储、卫星遥感技术、宽带网络、互操作性、元数据等。可以预见，随着地球空间信息学的发展而建立起的数字地球，必将促进测绘事业的现代化，为测绘事业与整个国民经济建立更加紧密的联系，做出更大的贡献，在未来和知识经济社会中产生巨大的经济效益和社会效益。

自美国前副总统戈尔提出数字地球的概念之后，我国科学家也开始了对数字地球相似概念的研究，包括“数字中国”“数字城市”和“数字市政”等一系列数字化内容，国家建设部开展了“数字城市”示范项目建设。“数字地球”概念的提出，旨在以遥感卫星图像为主要的技术分析手段，在可持续发展、农业、资源、环境、全球变化、生态系统、水土循环系统等方面影响全球。此后，中国科学家展开了针对性研究，并提出了与之相对应的“数字中国”概念。各地“数字省区”的发展对于整个“数字中国”的最终建成有着十分重要的意义，上海、浙江等沿海发达省市先后开展了“数字上海”和“数字浙江”等项目建设。

上海作为世界级的国际化都市之一，在这一领域也是一马当先，积极开展各项研究及实施工作，规划“数字上海”建设。其中上海市水务局依托上海信息产业优势，围绕“安全、资源、环境”三位一体的发展战略，结合水务管理的行业特点，以需求为导向、以应用为核心，全力推进以数据平台、网络平台和应用平台为基本框架，以取水、供水、排水三大行业基础数据库、局核心数据库和社会服务系统、决策辅助系统、政务管理系统为主要内容的“数字水务”建设。

饮用水水质问题具有多样性和复杂性。向用户提供安全优质的饮用水，供水企业必须面向整个供水系统，从水源、水厂、管网到龙头全过程采取相应的安全保障措施，寻求系统化的技术解决方案。而密布于地下的供水管网和二次供水系统虽位于供水系统的末端，却是安全供水中的一个关键和薄弱环节，同时也是饮用水安全保障的一个难点。

城市供水中存在的水质问题，主要表现为管网末梢龙头水的浑浊度、色度、嗅味和微生物等指标的超标。这是由于一方面水源污染程度加剧，常规水质净化工艺难以完全去除水中的有机物，从而增加了管网中的微生物增长风险；此外由于管网输配系统和二次供水设施设计维护不当、管网漏失、负压抽吸等，末端用户还存在各种微生物污染现象。管网水和二次供水水质下降严重影响了供水水质的提高。

大型城市供水输配管网往往具有多水源、多水厂、多节点、大管网、大水量、长距离等特点，管网水质监测又存在点多面散、管材复杂、缺乏连续监测数据、主干网和管网末梢分布不均的特性，致使对管网水质变化信息的了解往往具有间歇性、被动性和延迟性，对管网水质也缺乏完整有效的标准评估体系，难以全面地对管网水质变化实施及时有效的监测和管理。管网水质管理信息的相对滞后和管网水质综合监测技术的缺乏给水质安全保障带来困难和隐患。通过建立完善的管网数字水质监测、评估和调控体系对保持水厂净水效果、保障管网末端饮用水质安全具有重要意义。

目前，中国供水行业已经进入了“加强管理，提高效益”的时期。中国供水行业制定的《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》中，对供水系统总的要求是：保障供水安全，提高供水水质，优化供水成本，改善供水服务。

城市供水输配管网系统是重要的基础设施，它的正常运行与科学化管理，对于保障城市的正常运行起着十分重要的作用。当前国际领先的运行控制与管理方式为数字化模式，这是水行业发展的必然趋势。供水系统信息化是城市数字化的基础部分之一，是发达城市或中等发达城市的重要标志之一，因此在21世纪尽快实现我国供水系统的信息化和数字化，已经显得十分必要和紧迫。

目前管网GIS和SCADA系统已经得到广泛应用。随着遥测远传设备价格的下降，SCADA系统得到广泛应用并进入了实用化阶段；随着GIS技术的出现和不断完善，其强大的空间数据管理和网络分析功能为管网计算模型提供了有效的数据管理和组织手段，简化了建模的过程。利用GIS的实际管网图构造出管网计算图形，并从GIS的属性数据库中提取有关数据进行管网建模，通过编制计算程序，进行管网水力、水质工况分析。

计算机及其相关技术的发展也使3S［GPS、GIS、RS（remote sensing，遥感）］系统逐步用于城市给水管网系统建模中；信息技术、传感器、控制等技术的进步，促进了大型系统的控制和管理水平提高；优化技术、模拟技术与计算机技术的发展，为模拟大型的动态变化的输配管网系统提供了条件。

因此，数字水质指的是在城市供水全过程，充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术，将水质的各种数字信息及信息资源加以整合、分析及利用，使得水质时刻处于科学的受控状态。数字水质是提高城市供水水质管理现代化建设水平的必由之路，它有利于提高政府主管部门、供水企业对饮用水水质的监督和管理水平，也有利于提高决策的科学性和规范性水平，使城市供水管理具有更高的效率、更高的分析能力和准确性，更具前瞻性、科学性和时效性，使城市供水最终做到“数据准、情况明、责任清、处置快、服务好”。

目前，从城市供水信息化建设方面看，上海中心城区各供水企业均已建成供水SCADA系统、管网GIS系统、管网水力模型系统、营业收费系统和客服系统等数字化系统，投入日常生产管理运行并取得了不错的效益，为城市供水管网系统的科学管理拉开了序幕，也为城市输配管网数字水质信息化平台的建设打下了良好的基础。