CN109726259A - 一种基于gis技术的排水管网设计优化系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于GIS技术的排水管网设计优化系统及方法，包括管网数据单元、管网编辑单元和管网分析单元；所述管网数据单元用于存储排水管网的管网数据；所述管网编辑单元用于可视化和管理所述管网数据单元的管网数据；所述管网分析单元用于根据所述管网数据分析管网的属性特征，并根据所述管网的属性特征进行管网水力分析、雨水管网易涝区域分析、雨水调蓄池位置选取及雨水调蓄池容积确定，本发明利用地理信息技术实现排水管网的多种分析和动态优化设计，提高排水管网的设计效率和质量。
Description
技术领域
本发明涉及市政排水管网设计技术领域，尤其涉及一种排水管网设计优化系统及方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，城市建设步伐不断加快，在市政排水管网的设计规划过程中，对市政排水管网设计结果的可靠性、输水能力等方面也提出了更高的要求。
地理信息系统技术是集存储、查询、分析和显示地理数据为一体的综合性技术，近年来已逐步应用于城市规划、土地管理和地下管网设施管理等诸多领域。尤其是随着管网水力仿真模拟技术的发展，为了快速、准确地构建出适宜水力模型模拟的管网信息化系统数据，对其有效的数字化处理技术手段提出了更为迫切的要求。目前我国多地已开发建立起市政排水管网信息系统，但是，这类系统很多存在以下缺点：很多系统虽然引入了地理信息系统(GIS)技术，实现了对管网数据进行编辑、浏览、查询、统计分析和输出等功能，但很多系统集中在对整个排水管网方案的直观显示上，未能考虑对整个管网数据进行分析和优化。此外，传统的市政排水管网设计规划具有短期性和静态性，忽视了规划过程具有动态性以及规划对实施过程的长期影响性。很多市政排水管网规划系统存在管道水力计算和方案设计制图相互分离的问题，对于新建排水管网的设计、已有旧管网的扩建和评价均存在不方便、不直观等问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种基于GIS技术的排水管网设计优化系统，利用地理信息技术实现排水管网的多种分析和动态优化设计，提高排水管网的设计效率和质量。本发明的另一个目的在于提供一种排水管网设计优化方法。
为了达到以上目的，本发明一方面公开了一种基于GIS技术的排水管网设计优化系统，包括管网数据单元、管网编辑单元和管网分析单元；
所述管网数据单元用于存储和可视化排水管网的管网数据；
所述管网编辑单元用于处理所述管网数据单元的管网数据；
所述管网分析单元用于根据所述管网数据分析管网的属性特征，并根据所述管网的属性特征进行管网水力分析、雨水管网易涝区域分析、雨水调蓄池位置选取及雨水调蓄池容积确定。
优选地，所述系统还包括管网查询单元、管网统计单元和管网发布单元；
所述管网查询单元用于根据至少一个预设规则查找对应的管网设施；
所述管网统计单元用于对管网数据进行分类统计；
所述管网发布单元用于将所述管网数据转换为至少一种输出格式并输出。
优选地，所述管网的属性特征包括管网设施属性特征和排水管网属性特征；
其中，所述管网设施属性特征包括管网管道的长度、坡度、流向、起始点埋深、地面管径、管点井深及地面高程信息；
所述排水管网属性特征包括排水管网网络中任意两个位置点的连通性信息。
优选地，所述管网分析单元用于根据管网数据对雨水管网和/或污水圆管进行水力计算；
其中，管网分析单元用于根据管道断面过水流量、断面过水面积、管道粗糙度和管道坡度对所述雨水管网进行水力计算；
管网分析单元用于根据管道断面过水流量、管道粗糙度、管径、管道坡度和断面过水水深对应的管道圆心角对所述污水圆管进行水力计算。
优选地，
当所述雨水调蓄池用于合流制排水系统径流污染控制时，所述管网分析单元用于根据调蓄池进水时间、调蓄池建成后截留倍数、系统原截留倍数以及截流井以前的旱流污水量确定所述雨水调蓄池的容积；
当所述雨水调蓄池用于分流制径流污染控制时，所述管网分析单元用于根据调蓄量、汇水面积和径流系数确定所述雨水调蓄池的容积；
当所述雨水调蓄池用于削减排水管道洪峰流量时，所述管网分析单元用于根据脱过系数、调蓄池上游设计流量和降雨历时确定所述雨水调蓄池的容积。
优选地，所述管网分析单元进一步用于：
根据所述管网数据得到排水管网的地面高程数据，根据所述地面高程数据得到道路低洼区域；
根据所述管网数据得到所述道路低洼区域的排水能力值，将排水能力值低于第一预设值的道路低洼区域确定为管网易涝区域；
通过所述道路中心线和所述管网易涝区域确定易积水道路长度以完成雨水管网易涝区域分析。
优选地，所述管网分析单元进一步用于：
当雨水调蓄池用于合流制排水系统径流污染控制及分流制径流污染控制时，选取排水管排河口区域为雨水调蓄池位置；
当雨水调蓄池用于削减排水管道洪峰流量时或易涝区域管网改造时，选取排水能力低于第二预设值的老旧管线流域为雨水调蓄池位置。
本发明还公开了一种排水管网设计优化方法，所述方法包括：
获取排水管网的管网数据；
根据所述管网数据分析管网的属性特征，并根据所述管网的属性特征进行管网水力分析、雨水管网易涝区域分析、雨水调蓄池位置选取及雨水调蓄池容积确定。
优选地，所述方法进一步包括：
根据所述管网数据得到排水管网的地面高程数据，根据所述地面高程数据得到道路低洼区域；
根据所述管网数据得到所述道路低洼区域的排水能力值，将排水能力值低于第一预设值的道路低洼区域确定为管网易涝区域；
通过所述道路中心线和所述管网易涝区域确定易积水道路长度以完成雨水管网易涝区域分析。
优选地，所述方法进一步包括：
当雨水调蓄池用于合流制排水系统径流污染控制及分流制径流污染控制时，选取排水管排河口区域为雨水调蓄池位置；
当雨水调蓄池用于削减排水管道洪峰流量时或易涝区域管网改造时，选取排水能力低于第二预设值的老旧管线流域为雨水调蓄池位置。
本发明通过利用GIS技术，通过设置管网数据单元对排水管网数据进行设计，设置管网编辑单元可对管网数据单元的管网数据进行编辑，以实现排水管网的动态变化，设置管网发布单元根据管网数据单元中存储的管网数据形成可视化的排水管网视图，以向操作人员展示，进一步设置管网分析单元对管网数据单元中的管网数据进行分析，以实现对排水管网的评价、设计和优化。本发明充分利用GIS技术的制图编辑和数据存储等功能，简化了排水管网的分析和优化方法，提高排水管网的设计工作的工作效率和设计的排水管网的整体质量水平，便于操作人员及时发现排水管网中存在的问题并优化，提高排水管网设计优化水平。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本发明一种基于GIS技术的排水管网设计优化系统一个具体实施例的结构示意图；
图2示出本发明一种基于GIS技术的排水管网设计优化系统一个具体实施例中管道剖面的示意图；
图3示出本发明一种基于GIS技术的排水管网设计优化方法一个具体实施例的流程图之一；
图4示出本发明一种基于GIS技术的排水管网设计优化方法一个具体实施例的流程图之二；
图5示出示出适于用来实现本发明实施例的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明的一个方面，本实施例公开了一种排水管网设计优化系统。本实施例中，所述系统包括管网数据单元11、管网编辑单元12和管网分析单元13。其中，所述管网数据单元11用于存储和可视化排水管网的管网数据，所述管网编辑单元12用于处理所述管网数据单元11的管网数据，所述管网分析单元13用于根据所述管网数据分析管网的属性特征，并根据所述管网的属性特征进行管网水力分析、雨水管网易涝区域分析、雨水调蓄池位置选取及雨水调蓄池容积确定。
本发明通过利用GIS技术，通过设置管网数据单元11、管网编辑单元12和管网分析单元13，根据管网数据单元11中的管网数据分析管网的属性特征，并进一步根据管网的属性特征进行管网水力分析、雨水管网易涝区域分析、雨水调蓄池位置选取及雨水调蓄池容积确定，用户可通过该设计优化系统对排水管网进行多种分析和动态优化，充分利用GIS技术的制图编辑和数据存储等功能，简化了排水管网的分析和优化方法，提高排水管网的设计工作的工作效率和设计的排水管网的整体质量水平，便于操作人员及时发现排水管网中存在的问题并优化，提高排水管网设计优化水平。
在优选的实施方式中，管网数据单元11的管网数据可以通过本地录入或网络下载等方式获取。具体的，管网数据可包括管网设施数据和管网辅助数据，例如地形数据或道路数据等数据。
在一个具体例子中，系统管网数据的来源可以是测绘公司提供的设施普查数据，但是普查数据在格式和质量上都无法直接满足系统的业务需求，因此，在正式录入系统成果库前都必须要进行必要的数据检查流程，以保证数据质量可靠。
优选的，管网数据单元11在工作时，可实现以下功能的至少之一：
1)获取源数据，即打开需要入库的普查数据，其中源数据要求至少包括一个点表和一个线表，如不满足，则视为不支持的数据，数据入库操作终止。
2)数据检查配置，源数据入库前，必须进行必要的数据检查工作，检查前，用户可以根据实际需要，配置检查项以及检查项标准等。
3)数据检查，管网数据单元11根据用户配置内容，自动执行检查操作，并得出详细检查报告和质量报告，确定可以进行更新入库操作的具体时刻。
4)数据成图，用户通过配置成图的点表和线表以及点线表之间的关联关系，管网数据单元11将管网数据可视化，自动进行成图操作。
5)数据入库，成图后，用户可以预览成图后的管网数据并进行入成果库配置(主要配置源数据以及成果库的图层之间属性字段对应关系)进行自动入库。
在优选的实施方式中，管网数据单元11对输入的管网数据的数据检查可包括有效性检查和空间拓扑检查。在通过检查后，通过数据入库功能模块来将通过检查的管网数据进行入库操作，作为管网数据进行存储。数据批量入库功能是数据应用的集中体现，是数据处理工具的集合，可实现数据检查、管网成图、数据转换和数据入成果库等功能。
管网编辑单元12用于处理所述管网数据单元11的管网数据，可对管网数据单元11存储的管网数据进行编辑。具体的，管网数据中的地形数据只支持浏览查询，对管网数据的管网设施数据可实现添加、删除和修改等编辑操作，为管网数据的数据库提供更新维护操作，既能够对管网设备的图形数据和属性数据进行编辑，还能够添加文本信息的标注。
管网编辑单元12可对数据编辑的状态(例如开始编辑、停止编辑、保存编辑以及捕捉设置)进行控制、新增或批量删除管网设施要素、连点成线、插入管点、点线联动、管网设施废弃或恢复、管线合并、属性克隆以及属性编辑等。
在一个具体例子中，管网编辑单元12可实现以下功能的至少之一：
1)编辑范围和编辑工具条初始化，根据分配的编辑权限进行编辑工具初始化，比如新增设施类型，图形编辑等工具。
2)编辑操作，主要包括新增、删除、编辑管网设施及属性编辑等功能，编辑过程中，需要验证是否超出编辑范围；编辑结束时，提示用户是否保存编辑内容，如不保存，则放弃编辑内容。
3)对于图形数据的编辑，适合非GIS专业人员的使用，用户确定要编辑的图形要素，然后用鼠标、键盘等对图形要素进行移动、删除、添加等编辑操作，并和已存数据自动建立拓扑关系，得到经过编辑后的图像要素。
4)对于属性数据的编辑，用户确定要编辑的图形要素，然后根据弹出的属性表即可对其进行添加、删除字段，字段类型修改等操作，得到编辑后的属性表，批量导入属性数据时对导入的属性数据有格式限制。
5)文本信息标注时，首先确定标注类型，然后通过文字、键盘对地图图面进行标注，得到标注后的含有对应文本信息的地图图面。
在优选的实施方式中，排水管网设计优化系统还包括管网查询单元14，该管网查询单元14用于根据至少一个预设规则查找对应的管网设施。排水管网设计优化系统中，排水管网各要素图层之间都是通过特定的属性信息相互联系，如管线通过起点和终点的点号关联对应的管点设施编号，对管线和管点等排水设施实现图形和属性的交互查询是GIS排水管网设计系统的一个基础且非常重要的功能。
在一个具体例子中，可通过管网数据中管网设施数据的设施属性数据查找管网设施。其中，设施属性可包括设施名称、所在道路、材质类型、权属单位、埋设日期、道路名称、地址地名以及图幅等属性，根据以上属性数据可实现单属性或多属性等多种定位查找。
管网查询单元14工作时，可实现以下功能的至少之一：
1)设施查询过程中，必须确定查询的空间范围，其中包括当前视图和全视图；设置查询条件，即为属性过滤语句，比如管径大于500mm，管线材质为pvc等；设置查询目标图层，支持1个或多个图层同时查询。
2)设施查询过程中，支持三种查询模式：空间范围查询，属性过滤查询及联合查询，系统根据用户设置的查询条件，自动进行匹配查询模式。
3)查询结果默认显示的是当前目标图层的全部属性字段，用户可以关闭一些不必要的字段，以显示自己感兴趣的属性内容。
在优选的实施方式中，所述系统还包括管网统计单元15，该管网统计单元15用于对管网数据进行分类统计。具体的，管网统计单元15以管网数据为基础，可实现管网信息的分析、统计和汇总等功能，完善管网日常管理的需求，为用户快速掌握当前管网各种设施、管道信息提供便利。
管网统计单元15可针对任意空间区域内、统计某类管线的长度以及管点设施数量的统计。管网统计单元15还提供了按管网设施属性数据进行分类统计功能，比如按埋设日期则可以统计历年来新增排水管网设施信息，按所在道路则可以统计出道路沿线排水管网设施分布信息。
在一个具体例子中，管网统计单元15在工作时，可实现以下功能的至少之一：
1)选择统计类型：设施数量和管线长度统计，设施数量统计以管点设施记录数为统计目标，管线长度则是以管线的空间距离为统计目标。
2)确定统计范围：当前视图、整图层及自由区域统计，自由区域统计时，需绘制统计范围，支持圆形、矩形以及多边形三种；目标图层：设施数量统计时，需要确定统计的目标设施图层。
3)设置分组方式：按材质类型、管径大小、所在道路等分组方式。
4)数据统计，系统自动根据设置的统计条件确定统计模式：空间范围统计，属性分组统计以及联合统计三种模式。
5)统计结果不仅可以得到柱状、三维饼状等多种统计图，而且可以得到各种所需的统计报表数据，支持用户导出图片及Excel文档操作。
在优选的实施方式中，所述排水管网设计优化系统还可包括管网发布单元16。该管网发布单元16用于将所述管网数据转换为至少一种输出格式并输出。数据输出是地理信息处理业务结果的最终表现形式，因此进行合理的输出设计，在系统设计实现过程中非常重要。
具体的，管网发布单元16可实现地图量算、管网标注、添加地图比例尺、图例、标题和格网等制图工具、支持用户对任意范围内地图进行打印、导出多种格式的图片以及将管网成果库数据转换成其他格式等功能。
在一个具体例子中，管网发布单元16在工作时，可实现以下功能的至少之一：
1)导出范围绘制：系统支持三种类型空间范围(圆形、矩形、多边形)，绘制多边形区域时，如果绘制的是不规范的多边形(即多边形自相交)，则需要重新绘制。
2)选择导出图层：数据导出时，用户可以随意配置需要导出的目标图层。
3)导出配置：主要配置导出的背景颜色，分辨率以及是否导出绘制的地图注记信息。
4)导出类型配置：确定导出的数据类型及保存路径，系统自动根据绘制的导出区域范围、导出的图层进行数据导出。
在优选的实施方式中，所述管网分析单元13可基于管网数据分析管网的属性特征，并根据所述管网的属性特征进行管网水力分析、雨水管网易涝区域分析、雨水调蓄池位置选取及雨水调蓄池容积确定，以为用户定期制定管网改造计划。
在优选的实施方式中，所述管网的属性特征包括管网设施属性特征和排水管网属性特征。其中，所述管网设施属性特征包括管网管道的长度、坡度、流向、起始点埋深、地面管径、管点井深及地面高程信息，所述排水管网属性特征包括排水管网网络中任意两个位置点的连通性信息。管网分析单元13考虑管网自身的属性特征，对管网进行多种分析，以为用户提出管网优化方案，便于用户设计和优化整个排水管网，实现长期、动态地对排水管网的监控。
优选的，所述管网分析单元13对排水管网进行剖面分析，管网分析单元13可获取所述管网数据单元11的管网数据。管网分析单元13例如可根据获取的管网数据分析得到地下管线的长度、坡度、流向、起始点埋深、地面管径、管点井深及地面高程信息。管网分析单元13还可根据分析结果得到多条连通管段，根据管段数据可自动生成符合规范的管线剖面图。
在一个具体例子中，管网分析单元13在工作时，可实现以下功能的至少之一：
1)功能权限判断：剖面分析功能权限属系统分析人员所有，普通用户无此操作权限。
2)选择分析管线，系统支持选择1条或多条管线进行分析，选择多条管线时，必须判断管线间是否连通，否则不予分析。
3)属性数据检查，管线剖面分析需要必要的属性数据支持，如起点、终点的地面高程，埋深，管径，空间长度等属性值，如数据不全，则剖面图无法正常生成。
4)剖面图绘制：系统自动根据管线的埋深，管径及长度等信息，绘制出管线长度为横轴，地面高程为纵轴的剖面图。支持用户进行放大、缩小、平移、点击查看等图形浏览操作，以及导出图片、pdf等本地文件。
剖面分析能够使得系统快速精确地获取供水管道剖面截图，通过快速详细的获得供水管道的地理物理信息，利于后期的施工进度和维护过程。该模块基于用户输入的基本管道信息，系统会搜索符合条件的管道，在单击其中一条管道后，将自动生成管道的剖面详图，并且描述出路基、管道附加设备与管道在剖面上的物理位移关系，其中，用户可以输入的管道基本信息包括：管材、管径、街道名称等。
在一个具体例子中，如图2所示，管网分析单元13可分析和显示管道的剖面图，将管道的末端设备与首端设备的沿线方向设定为整个分析图的X坐标轴，将首端设备和末端设备的地面高程设定为整个分析图的Y坐标轴。
则管道的坡度公式为：
I＝(E1-E2)/(H2-H1)；
其中，E1，E2分别表示首端设备和末端设备的地面高程，H1，H2分别表示管道的终止埋深和起始埋深在水平方向的距离，I表示管道与水平面的坡度。
管道的末端设备和首端设备的平行距离公式为：
其中，X1，X2表示首端设备和末端设备的横坐标，Y1，Y2表示首端设备和末端设备的纵坐标，D表示管道的距离长度。
在优选的实施方式中，所述管网分析单元13在连通性分析时，可实现对排水管网网络中的任意两个位置点分析其连通性情况。具体的，管网分析单元13可首先标记两个位置点作为分析点，所有分析点类型必须相同，要么都是管点设施节点，要么都是管线节点。
在一个具体例子中，管网分析单元13在工作中，可实现以下功能的至少之一：
1)功能权限判断，剖面分析功能权限属系统分析人员所有，普通用户无此操作权限。
2)选择分析启动和终点，连通性分析的节点数为2个，节点类型为管点设施和管线点，分析时，起点和终点必须是同种类型的节点，否则需要重新选择分析终点。
3)连通分析，借助已构建的排水网络数据集，分析起点和终点是否连通，分析成功时，以分析报表以及路径渲染2种方式展示分析结果。
在优选的实施方式中，所述管网分析单元13在管网水力计算时，可提供多种管网数据输入以及计算方式选项，如管段的接口方式、管底高程、设计流量、计算流量、管径、坡度、流速等计算。其中在流量、管径、坡度、流速互算过程中提供了多种计算方式，雨水提出计算流量概念，即通过管径、坡度、流速、任意两个参数、反算计算流量，与实际的计算流量对比，起到了优化效果。可以用于新建市政排水管网的水力计算，为排水管网的规划提供计算平台。目前的排水管网的规划方案，只是对主要管段的大致计算，越往下游的管段给出的管径成跳跃性放大，过于保守，这是由于越往下游计算，设计流量计算越繁琐导致，有的甚至是干脆根据经验来代替计算，最终导致结果不合理，造成管材的浪费，而通过本文开发的管网水力计算功能，除了能精确计算设计流量，并且还提供了丰富各种参数调整的功能，可以通过调整管径，坡度满足流量的需要，对管网的优化具有很现实的意义。并且，针对已有老管网存在的各种问题，通过管网水力计算平台对旧管网流通能力进行水力计算，评价其流通能力，主要是计算由于管道淤积，城市径流系数变化，以及新管网的接入，对整个管网流通能力或者局部管段的影响，为整个管网的改造提供精确的计算依据。
在优选的实施方式中，所述管网分析单元13可进行雨水圆管的水力计算和/或污水圆管的水力计算，在实际应用中，操作人员可以根据具体的应用情境分别采用不同的计算方式。
其中，管网分析单元13用于根据管道断面过水流量、断面过水面积、管道粗糙度和管道坡度对所述雨水管网进行水力计算。在一个具体实施例中，雨水圆管的水力计算可通过以下公式实现：
其中，Q为断面的过水流量，m3/s，A为断面的过水面积，m2，n为管道粗糙系数，D为管径，m，i为水面纵坡，即所求管段的坡度。
管网分析单元13用于根据管道断面过水流量、管道粗糙度、管径、管道坡度和断面过水水深对应的管道圆心角对所述污水圆管进行水力计算。在一个具体实施例中，污水圆管的水力计算可通过以下公式实现：
其中，Q为断面的过水流量，m3/s，n为管道粗糙系数，D为管径(m)，i为水面纵坡，即所求管段的坡度，α为水深h对应的圆心角。
在优选的实施方式中，所述管网分析单元13还可进行雨水调蓄池容积计算。优选的，管网分析单元13可提供合流制排水系统径流污染控制、分流制径流污染控制和/或削减排水管道洪峰流量情况下的调蓄池容积计算。
其中，当所述雨水调蓄池用于合流制排水系统径流污染控制时，所述管网分析单元13用于根据调蓄池进水时间、调蓄池建成后截留倍数、系统原截留倍数以及截流井以前的旱流污水量确定所述雨水调蓄池的容积。在一个具体实施例中，雨水调蓄池容积可通过以下公式计算：
V＝3600t1(n1-n0)Q1β
其中，V为调蓄池容积，m3，t1为调蓄池进水时间，取0.5-1.0h，n1为调蓄池建成后截留倍数，n0为系统原截留倍数；Q1为截流井以前的旱流污水量，m3/s，β取1.1-1.5。
当所述雨水调蓄池用于分流制径流污染控制时，所述管网分析单元13用于根据调蓄量、汇水面积和径流系数确定所述雨水调蓄池的容积。在一个具体实施例中，雨水调蓄池容积可通过以下公式计算：
V＝10DFψβ
其中，V为调蓄池容积，m3，D为调蓄量，取4mm-8mm，F为汇水面积，hm2，ψ为径流系数，β取1.1-1.5。
当所述雨水调蓄池用于削减排水管道洪峰流量时，所述管网分析单元13用于根据脱过系数、调蓄池上游设计流量和降雨历时确定所述雨水调蓄池的容积。在一个具体实施例中，雨水调蓄池容积可通过以下公式计算：
其中，V为调蓄池容积，m3，c为脱过系数，取值为调蓄池下游设计流量和上游设计流量之比，Q2为调蓄池上游设计流量，m3/min，b和n为当地暴雨强度公式中的指定参数，t2为降雨历时，min。
在优选的实施方式中，所述管网分析单元13还可进行雨水时的管网易涝区域分析。在一个具体例子中，所述管网分析单元13进一步用于提取地面高程数据，将地面高程数据与周边地面高程数据进行对比，将低于周边高程的区域初步筛选为道路低洼区域，通过对低洼路段雨水篦子分布，雨水管线分布，管径大小，坡度等参数进行分析，将排水能力强的排除，将排水能力弱的低洼路段划定为雨水管网易涝区域，利用道路中心线叠加雨水管网易涝区域，计算出易积水道路长度。
在优选的实施方式中，所述管网分析单元13还可进行雨水调蓄池位置优选。具体的，管网分析单元13可根据以下规则确定雨水调蓄池的优选位置：当雨水调蓄池用于合流制排水系统径流污染控制及分流制径流污染控制时，选取排水管排河口区域为雨水调蓄池位置；雨水调蓄池用于削减排水管道洪峰流量时或易涝区域管网改造时，选取排水能力低于第二预设值的老旧管线流域为雨水调蓄池位置。
综上，市政排水管网设计优化系统基于GIS技术，在充分利用GIS的制图编辑、数据设计、储存、查询、分析等功能基础上，设计管道的布局，结合管网自身特点，针对管网水力计算的具体方式，对规划方案中的管道进行水力计算和管径优化，得出更科学合理的设计方案，提高了管道排布设计的有效性。将基于GIS的制图、管道水力计算和管径优化融合在一起，通过水力计算得到各管道的相关参数，对相关参数进行调整，并进行了排水管网整体设计上的优化，从而提高市政排水管网规划设计的工作效率和质量，保证市政排水管网的设计规划的实施能快速准确的完成，提高了城市排水管网在规划和设计过程中的设计效率和动态控制。
基于相同原理，本实施例还公开了一种排水管网设计优化方法。如图3所示，本实施例中，排水管网设计优化方法包括
S100：获取排水管网的管网数据；
S200：根据所述管网数据分析管网的属性特征，并根据所述管网的属性特征进行管网水力分析、雨水管网易涝区域分析、雨水调蓄池位置选取及雨水调蓄池容积确定。
在优选的实施方式中，如图4所示，所述方法进一步可包括：
S210：根据所述管网数据得到排水管网的地面高程数据，根据所述地面高程数据得到道路低洼区域；
S211：根据所述管网数据得到所述道路低洼区域的排水能力值，将排水能力值低于第一预设值的道路低洼区域确定为管网易涝区域；
S212：通过所述道路中心线和所述管网易涝区域确定易积水道路长度以完成雨水管网易涝区域分析。
在优选的实施方式中，所述方法进一步可包括：当雨水调蓄池用于合流制排水系统径流污染控制及分流制径流污染控制时，选取排水管排河口区域为雨水调蓄池位置；当雨水调蓄池用于削减排水管道洪峰流量时或易涝区域管网改造时，选取排水能力低于第二预设值的老旧管线流域为雨水调蓄池位置。
由于该排水管网设计优化方法解决问题的原理与以上方法类似，因此本排水管网设计优化方法的流程可以参见系统的说明，在此不再赘述。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机设备，具体的，计算机设备例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
在一个典型的实例中计算机设备具体包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的由客户端执行的方法，或者，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的由服务器执行的方法。
下面参考图5，其示出了适于用来实现本申请实施例的计算机设备600的结构示意图。
如图5所示，计算机设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM))603中的程序而执行各种适当的工作和处理。在RAM603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602、以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。
以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶反馈器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡，调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口606。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装如存储部分608。
特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包括用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种基于GIS技术的排水管网设计优化系统，其特征在于，包括管网数据单元、管网编辑单元和管网分析单元；
所述管网数据单元用于存储和可视化排水管网的管网数据；
所述管网编辑单元用于处理所述管网数据单元的管网数据；
所述管网分析单元用于根据所述管网数据分析管网的属性特征，并根据所述管网的属性特征进行管网水力分析、雨水管网易涝区域分析、雨水调蓄池位置选取及雨水调蓄池容积确定。
2.根据权利要求1所述的排水管网设计优化系统，其特征在于，所述系统还包括管网查询单元、管网统计单元和管网发布单元；
所述管网查询单元用于根据至少一个预设规则查找对应的管网设施；
所述管网统计单元用于对管网数据进行分类统计；
所述管网发布单元用于将所述管网数据转换为至少一种输出格式并输出。
3.根据权利要求1所述的排水管网设计优化系统，其特征在于，所述管网的属性特征包括管网设施属性特征和排水管网属性特征；
其中，所述管网设施属性特征包括管网管道的长度、坡度、流向、起始点埋深、地面管径、管点井深及地面高程信息；
所述排水管网属性特征包括排水管网网络中任意两个位置点的连通性信息。
4.根据权利要求1所述的排水管网设计优化系统，其特征在于，所述管网分析单元用于根据管网数据对雨水管网和/或污水圆管进行水力计算；
其中，管网分析单元用于根据管道断面过水流量、断面过水面积、管道粗糙度和管道坡度对所述雨水管网进行水力计算；
管网分析单元用于根据管道断面过水流量、管道粗糙度、管径、管道坡度和断面过水水深对应的管道圆心角对所述污水圆管进行水力计算。
5.根据权利要求1所述的排水管网设计优化系统，其特征在于，
当所述雨水调蓄池用于合流制排水系统径流污染控制时，所述管网分析单元用于根据调蓄池进水时间、调蓄池建成后截留倍数、系统原截留倍数以及截流井以前的旱流污水量确定所述雨水调蓄池的容积；
当所述雨水调蓄池用于分流制径流污染控制时，所述管网分析单元用于根据调蓄量、汇水面积和径流系数确定所述雨水调蓄池的容积；
当所述雨水调蓄池用于削减排水管道洪峰流量时，所述管网分析单元用于根据脱过系数、调蓄池上游设计流量和降雨历时确定所述雨水调蓄池的容积。
6.根据权利要求1所述的排水管网设计优化系统，其特征在于，所述管网分析单元进一步用于根据所述管网数据得到排水管网的地面高程数据，根据所述地面高程数据得到道路低洼区域；根据所述管网数据得到所述道路低洼区域的排水能力值，将排水能力值低于第一预设值的道路低洼区域确定为管网易涝区域；通过所述道路中心线和所述管网易涝区域确定易积水道路长度以完成雨水管网易涝区域分析。
7.根据权利要求1所述的排水管网设计优化系统，其特征在于，所述管网分析单元进一步用于：
当雨水调蓄池用于合流制排水系统径流污染控制及分流制径流污染控制时，选取排水管排河口区域为雨水调蓄池位置；
当雨水调蓄池用于削减排水管道洪峰流量时或易涝区域管网改造时，选取排水能力低于第二预设值的老旧管线流域为雨水调蓄池位置。
8.一种基于GIS技术的排水管网设计优化方法，其特征在于，所述方法包括：
获取排水管网的管网数据；
根据所述管网数据分析管网的属性特征，并根据所述管网的属性特征进行管网水力分析、雨水管网易涝区域分析、雨水调蓄池位置选取及雨水调蓄池容积确定。
9.根据权利要求8所述的排水管网设计优化方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
根据所述管网数据得到排水管网的地面高程数据，根据所述地面高程数据得到道路低洼区域；
根据所述管网数据得到所述道路低洼区域的排水能力值，将排水能力值低于第一预设值的道路低洼区域确定为管网易涝区域；
通过所述道路中心线和所述管网易涝区域确定易积水道路长度以完成雨水管网易涝区域分析。
10.根据权利要求8所述的排水管网设计优化方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
当雨水调蓄池用于合流制排水系统径流污染控制及分流制径流污染控制时，选取排水管排河口区域为雨水调蓄池位置；
当雨水调蓄池用于削减排水管道洪峰流量时或易涝区域管网改造时，选取排水能力低于第二预设值的老旧管线流域为雨水调蓄池位置。
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