摘要：城市供水管网漏损问题严重威胁水资源安全与城市公共安全，传统监测方法存在效率低、定位精度不足等局限。地理信息系统（GIS）技术凭借空间数据管理与分析优势，为漏损监测与定位提供了创新路径。本文构建了基于GIS的供水管网漏损监测与定位系统，阐述其分层分布式架构，包括数据采集层、数据管理与分析层、应用服务与展示层，解析数据集成、拓扑构建、智能算法、可视化响应等关键技术模块，并设计“数据采集—智能识别—应急处置—数据更新”的应用流程。研究表明，GIS技术可显著提升漏损管理的科学化与智能化水平，为城市供水管网的高效运维提供技术支撑。

关键词：GIS技术；供水管网；漏损监测；定位系统；智能管理

引言

城市供水管网作为维系城市生命线的重要基础设施，其安全、稳定、高效运行直接关系到居民的日常生活、工业生产以及城市的可持续发展。然而，在城市化进程加速和管网老化等因素的综合影响下，供水管网的漏损问题日益突出，不仅造成了宝贵水资源的巨大浪费，增加了供水企业的运营成本，还可能引发地面塌陷、水质污染等次生灾害，对城市公共安全构成威胁。地理信息系统（GIS）技术凭借其在空间数据采集、管理、分析及可视化方面的独特优势，为城市供水管网的漏损监测与精确定位提供了全新的技术路径和解决方案。

一、城市供水管网漏损的危害与监测现状

（一）管网漏损的主要危害

城市供水管网漏损带来的危害是多方面的。漏损直接导致水资源的流失，加剧了水资源短缺的矛盾，尤其在水资源匮乏的城市，其影响尤为严重。经济层面上，漏损水量意味着供水企业制水成本、输配成本的损失，增加了企业的运营压力。此外，管网长期渗漏可能侵蚀管线基础和周围土壤，导致管道加速损坏，甚至引发路面塌陷，危及交通和行人安全。渗漏点也可能成为外部污染物侵入管网的通道，对供水水质构成潜在威胁，影响居民用水安全。持续的漏损还会导致管网压力下降，影响供水服务的稳定性和可靠性，降低用户满意度。

（二）传统漏损监测方法的局限性

目前，传统的供水管网漏损监测方法主要包括人工听音法、区域装表法、压力分析法等。这些方法在一定程度上能够发现漏点，但也存在明显的局限性。人工听音法依赖检测人员的经验和听力，检测效率低，劳动强度大，且易受环境噪声干扰，对于深埋管道或微小漏点的识别能力有限。区域装表法通过对特定区域的流量进行计量对比，可以判断区域性漏损情况，但难以精确定位到具体的漏损点。压力分析法通过监测管网压力变化来推断漏损，但影响压力的因素众多，单一的压力数据难以准确反映漏损的真实情况。这些传统方法普遍存在数据获取不及时、信息共享困难、分析手段单一、智能化程度不高等问题，难以满足大规模、复杂城市供水管网系统化、精细化漏损管理的需求。

（三）GIS技术应用于漏损管理的潜力

GIS技术能够整合和管理海量的地理空间数据和管网属性数据，为供水管网建立起可视化的“数字档案”。通过GIS的空间分析功能，可以对管网的拓扑结构、水力参数、漏损历史等信息进行综合分析，辅助识别漏损高风险区域。结合实时监测数据，GIS平台能够直观展示管网运行状态，为漏损的快速发现和定位提供有力支持。因此，GIS技术的引入为克服传统漏损监测方法的不足，实现供水管网漏损管理的科学化、智能化提供了可能。

二、GIS技术在供水管网漏损监测与定位中的核心作用

GIS技术的核心优势在于其强大的空间数据管理能力。在供水管网漏损管理中，GIS系统能够将管线的地理位置、埋深、材质、管径、建设年代、维修历史以及阀门、消防栓、水表等附属设施的空间信息和属性信息进行统一存储和管理，形成完整、准确的管网电子地图和数据库。这种可视化的表达方式使得复杂的管网结构一目了然，管理人员可以方便地查询任意管段或设施的详细信息，为漏损分析和应急处置提供了基础数据支撑。数据的集中管理与实时更新也保证了信息的准确性和一致性，为后续的分析决策奠定了坚实基础。

三、基于GIS的城市自来水供水管网漏损监测与定位系统构建

（一）系统总体架构设计

基于 GIS 的城市自来水供水管网漏损监测与定位系统，一般采用分层分布式的架

构模式。最底层的数据采集层，承担着从众多渠道获取数据的任务，像管网普查数据、SCADA 系统的实时监控数据、在线流量计及压力传感器的数据，还有移动巡检终端采集的数据等都在其采集范围内。

中间的数据管理与分析层，以 GIS 平台和管网数据库为核心，主要负责对采集而来的多源异构数据进行存储、管理、处理以及分析工作，这其中涵盖了空间数据管理、属性数据管理、构建管网拓扑关系、执行水力模型运算以及漏损识别算法等。

位于顶层的应用服务与展示层，借助 Web 端或者移动端的应用程序，为用户提供管网信息查询、漏损报警、展示定位结果、管理抢修工单、生成统计报表等一系列功能，以此达成人机交互以及业务流程管理。

（二）关键技术模块

数据采集与整合模块：此模块承担着汇聚来自各类系统及设备数据的职责。必须构建标准化的数据接口以及数据交换格式，以保障各类管网基础数据、实时工况数据能及时且精确地流入 GIS 平台。针对历史纸质图档之类的资料，要开展数字化处理与空间校正工作，以确保数据具备完整性与可用性。

管网拓扑关系搭建与维护模块：精准的管网拓扑关系乃是水力模型分析和漏损定位的必要条件。该模块借助 GIS 工具自动或者半自动地搭建管网节点与管段间的连接关系，进而形成严密的管网拓扑网络。与此同时，要能够支持管网新建、改造、废弃等变动情况的动态更新，保障拓扑关系始终具备实时准确性。

漏损智能识别与定位算法模块：这属于系统的核心技术难题部分。可综合运用多种算法模型，像基于流量平衡的分区计量分析（DMA）法、基于压力梯度的分析办法、基于声波传播的听漏相关分析手段等。结合机器学习以及人工智能技术，经由对历史漏损数据、管网运行参数、环境因素等多维度信息的学习和挖掘，构建预测模型，提升漏损识别的准确率以及定位的精确程度。比如说，通过对夜间最小流量异常升高情况的分析，结合管段材质、使用年限等属性数据，能够初步判定高风险漏损区域。

可视化与应急响应模块：该模块负责把漏损监测信息、定位结果、报警信息等以直观的地图、图表、三维模型等形式呈现给用户。一旦发生漏损事件，系统能够迅速生成关阀方案，标注影响区域，并与移动抢修系统实现联动，将任务派发给距离最近的抢修队伍，达成应急指挥和资源的优化调配。

四、结语

城市供水管网漏损治理是保障水资源可持续利用与城市安全运行的重要课题。传统监测手段因数据滞后、分析能力局限，难以满足复杂管网的精细化管理需求。GIS技术通过整合空间数据与实时监测信息，构建了“数据采集—分析决策—应急响应”的全流程管理体系，实现了漏损风险的精准识别、定位与快速处置。未来，随着物联网、大数据与AI技术的深度融合，可进一步优化漏损预测模型，提升系统对微小漏点与深埋管道的监测能力，并推动与城市智慧化管理平台的无缝对接，为构建“动态感知、智能预警、协同处置”的智慧供水管网体系奠定基础。该系统的应用不仅能降低水资源浪费与企业运营成本，更将为城市基础设施的智能化升级提供典型范例。

参考文献

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