近年来随着我国经济的快速发展，生活污水和工业废水总量不断上升[1]。污水管网作为污水收集和运输的核心单元，在保持城市环境卫生、保障城市正常运转中发挥了重要作用[2]。我国的污水管网建设和管理过程中还存在部分问题。污水管网资料系统化、信息化、智慧化程度不足，排水管网管理、运行及维护不便[3]；管网错接、漏接，致使污水直排，污水管网收集效率降低[4]；受自然因素、施工质量和后期养护管理等方面影响，公共排水总管不可避免存在破损、变形、腐蚀和脱节等结构性缺陷[5]，使得地下水及河水大量渗入排水总管[6]，易引发管道塌陷、检查井沉降等次生事故[7]。污水管网收集效率不佳导致污水处理厂进水浓度长期偏低，自然水体中污染物浓度偏高。随着污水排放标准提高，对生物脱氮提出了更高要求，我国约有45%的污水处理厂进水COD浓度低于200 mg/L[8]，不能完全满足生物脱氮对碳源的需求。污水处理厂为满足排放标准需要额外投加碳源，此举增加了污水处理厂运行成本，提高污水处理厂间接碳排放[4]。为改善这一状况，江苏省住房城乡建设厅联合省生态环境厅和省发展改革委于2019年6月6日联合发布《江苏省城镇生活污水处理提质增效三年行动实施方案（2019—2021年）》，文件明确要求污水处理厂进水COD浓度低于260 mg/L或BOD5浓度低于100 mg/L，到2021年底，进水COD或BOD5浓度较2018年要提升10%以上。强化污水管网建设和运维力度，提高污水收集效率，提升现有设施效能迫在眉睫[9]。文章以无锡某水务集团基于地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术的智慧排水综合管理信息系统为例，立足于水环境改善的客观需求，借助现代化技术建设污水管网、泵站和污水处理厂的水量水质在线监测体系，通过传感器建立动态反映污水管网和泵站运行状态的监测网络系统，通过数据实时传输的监测系统，及时准确获取污水管网及泵站的各项重要信息，将被动管理模式变为主动管理模式。1建设需求1.1管网高效运行维护城市排水管道长度与污水处理量变化如图1所示。我国排水管道长度在2010年—2019年间共增加了34.7×104 km，2019年的污水年处理量较2010年增加了5 778×104 m3，结合我国2019年城镇化率60.6%。10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.030.F001图1城市排水管道长度与污水处理量变化经计算，我国人均排水管道长度为0.88 m[11-12]。污水管网的快速建设与大规模的更新使得城市污水管网管理更加困难。我国排水管道建设长度快速增加，污水处理厂数量也有所上升，但我国在污水治理领域的发展还有充足的上升空间[12]。无锡市锡山区区一、二级市政排水主管网长度约800 km，建设年限参差不齐，管网维护主要以人工管养为主，人工管养存在的问题包括：管线资料和其他建设资料，均为纸质保管，图纸查阅缺少直观度，调阅对照较难，信息获取不全面，时间投入大；传统的管理方法，需要管理人员充分熟悉资料的存放位置，随时存储时间的迁移，资料存量增加，纸质保管形式，易出现资料折损、丢失情况，导致数据补全，检索不便，不利于日常管理和规划建设工作开展；存储图纸占据的空间大于磁盘存储；城市排水管网系统缺乏统一且协调的空间描述性标注，空间定位精度不高。为了提高污水管道的安全运行水平，运营单位应掌握区域内污水管道被破坏的可能性及破坏后果。理清规模大、管龄不同的管道目前现状和运行状况，确定管道检测维护的优先顺序，梳理维护方案对管道进行主动维护，减少甚至避免污染事故发生、保证污水管道安全运行。管道空间定位方面，在确定管道维护对象后，应准确定位待维护管道的空间位置，较少不必要的工序投入，对管道实施精准维护。1.2污水联合调度污水处理系统中，各污水处理厂流域内的污水管网、泵站等设施多为相对独立状态，尚未建立应急情况下的厂间联合调度体系。污水管网、泵站和污水处理厂的效能扩展空间较大[13-14]。2系统功能设计2.1系统架构智慧排水综合管理信息系统总体架构如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.030.F002图2智慧排水综合管理信息系统总体架构智慧排水综合管理信息系统的总体构架采用SOA构架，逻辑处理方面包括基础层、数据层、应用支撑层、应用层、网络层和用户层。客户端基于HTML5技术实现前端界面展现，服务端以基于ArcServer的API服务实现数据存储和后端应用逻辑。（1）基础层。主要由机房基础设施、操作系统、数据库软件、GIS平台构成，机房基础设施包括服务器和硬件。（2）数据层。是智慧排水综合管理信息系统建设的数据库，包括基础地形数据库、管网数据库以及综合信息数据库。（3）应用支撑层。为应用软件的功能实现提供应用支撑，应用支撑平台管理数据集，实现了数据资料的整合，能够对不同应用提供系统信息资源，实现了软件资源的集成与利用。应用支撑层由地图视图、地图操作、管网养护、管网设计、管网WebGIS、查询管理、专业管理、数据管理、系统管理以及出图打印等功能构成。（4）网络层指局域网和企业内部网络。根据智慧排水综合管理信息系统使用过程中关联的主体，将用户层分为系统管理员、数据管理员、部门用户和相关授权用户等五部分构成。2.2系统功能智慧排水综合管理信息系统模块如图3所示。图3智慧排水综合管理信息系统模块组成10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.030.F3a1（a）管网信息10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.030.F3a2（b）污水泵站10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.030.F3a3（c）企业排水管理及农村污水管理10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.030.F3a4（d）污水处理厂（1）管网信息板块。板块收录了区域内800 km主管网的测绘数据，包括管径、材质、流向以及精确的空间定位等，能够对主管网关键节点的水质（COD、氨氮、pH值、电导率以及铜离子浓度）进行监控。采用了管道CCTV检测，对管网运行状态进行检测，以便根据管道状况提供合理的管道管理方案，依据检测技术规程进行评估，为制定修复方案提供重要依据。（2）污水泵站板块。板块细化了污水泵站的内部情况，能够展示污水泵站的排污方向，能够实时上报每座泵站的水位、用电量、流量、泵组运行数量以及当前的pH值与电导率等信息。（3）企业排水管理模块和农村污水管理模块是智慧排水综合管理信息系统中对点源排放进行管理的模块，主要目的为监控重点排污企业水质及影像监控、农村污水水质及运行监控。（4）污水处理厂板块。板块主要监控污水处理厂进出水水质；实时查询厂区液位以及各区域监控，能够高效地检查设备设施运行情况；对污水厂收水范围内的泵站运行情况进行实时反馈，将泵站液位分为低液位、中液位、高液位和超高液位等四种状态，根据液位情况进行联合调度，避免污水直排、泄露等环境污染事件发生。3管网信息化建设与思考3.1统筹规划，各部门高效协作排水管网建设时间跨度较大，管理部门和不同时期的设计部门存在更换，前期的资料收集过程需进行统筹规划。从全局出发，对各方面、各部门进行统筹，集中资源，促使各部门之间高效协作。在系统搭建过程中，考虑后期各类用户的实际用途，对不同部门的展示界面侧重点应有所区别，如主管部门住建局的版本能够实时展示“厂—站—网”全面数据，直观了解各系统运行情况，对实际负责管网巡检和运维的工人的版本，界面操作应以简洁为主，便于数据和资料录入，保持系统数据更新效率，充分发挥数据指导价值[15]。3.2准确的基础数据是基石以无锡市锡山区为例，一、二级市政排水主管网长度约800 km涉及全区污水泵站、污水处理厂以及重点排水企业和农村污水处理站，对区域内数据采集质量应严格要求，如遇数据不匹配情况，需要与测绘单位及时沟通，确保数据的准确。3.3科学规范的运维模式与长效的资金保障管网巡检和养护应保持常态化，根据指定的考核办法按月对管网巡检和养护效果进行抽查考核，确保管网巡检和养护工作及时有效；根据系统信息对存在问题的管段进行及时修复；制定相关的导则及技术指引，为科学的运维模式保驾护航。4结语文章通过分析城市污水管网的特点和存在的问题以及实际建设需求，结合地理信息系统，通过集成不同功能的板块，建立智慧排水综合管理信息系统，针对性地实现了从污水收集到处理后排放的全过程控制。信息系统的运用改变了以往烦琐的工作方式，优化了污水处理厂与泵站间的联合调度，使污水收集和处理过程更加高效、科学。