偌大城市，綜合管廊如何精準(zhǔn)定位？

原創(chuàng)2017-08-14李鵬程，施萍中國(guó)給水排水

編者按

目前，各大城市綜合管廊工程建設(shè)如火如荼，如何精準(zhǔn)科學(xué)規(guī)劃綜合管廊路由成為研究熱點(diǎn)。以靖江市綜合管廊設(shè)計(jì)為例，上海市政院利用GIS矢量數(shù)據(jù)拓?fù)浞治�、緩沖區(qū)分析等功能，探索了基于GIS的地下綜合管廊路由確定方法，相關(guān)成果可為地下綜合管廊規(guī)劃編制提供一種新思路。

作者簡(jiǎn)介:李鵬程(1986-),男,漢族,河南新鄉(xiāng)人,博士,上海市政院工程師,主要從事市政排水、水文水資源、管廊規(guī)劃、設(shè)計(jì)和研究工作。

歸納多個(gè)城市管廊路由的規(guī)劃方法，大致可以分為以下兩類(lèi)，一類(lèi)是在適建區(qū)分析的基礎(chǔ)上，主要結(jié)合高壓規(guī)劃電力電纜布局安排，兼顧輸水規(guī)劃干管布局，以及通信干管布局，即以三類(lèi)專(zhuān)業(yè)主干管形成管廊規(guī)劃布局，這種方法以江蘇省南京市的地下綜合管廊規(guī)劃為代表；第二類(lèi)是將城市的主次干道作為可能建設(shè)地下綜合管廊干線(xiàn)、支線(xiàn)的路由，通過(guò)專(zhuān)家打分綜合管廊建設(shè)適宜度評(píng)價(jià)法（經(jīng)驗(yàn)法）得到得分較高的路段，進(jìn)行成果修正后得到綜合管廊的規(guī)劃路由，這種方法以湖北省十堰市的地下綜合管廊規(guī)劃為代表。

管廊路由的確定從本質(zhì)上講是將與其相關(guān)的空間信息資料（一般包括城市功能分區(qū)、空間布局、土地利用、開(kāi)發(fā)建設(shè)、地下管線(xiàn)、道路布局等）進(jìn)行提取、分析與數(shù)據(jù)挖掘的過(guò)程，而處理空間數(shù)據(jù)正是地理信息系統(tǒng)（Geographical information system，GIS）的核心功能之一。本次研究主要利用GIS矢量數(shù)據(jù)拓?fù)浞治�、緩沖區(qū)分析等功能，探索基于GIS的綜合管廊路由確定方法。

1

基于GIS的規(guī)劃路由確定方法

1.1

技術(shù)方法

通過(guò)GIS對(duì)對(duì)象城市所有道路下的管廊建設(shè)的適宜度進(jìn)行評(píng)價(jià)，為規(guī)劃路由的確定提供依據(jù)。具體技術(shù)方法如下：

（1）選定城市道路（通常為主干路、次干路）為綜合管廊的適建道路；

（2）基于GIS按照統(tǒng)一的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)對(duì)被選對(duì)象進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；

（3）最終確定綜合管廊路由是否合理，形成規(guī)劃路由。

通過(guò)上述步驟，完成基于GIS的地下綜合管廊路由方案的確定。

1.2

基于 GIS 的主、次干道綜合管廊適宜度評(píng)價(jià)方法結(jié)構(gòu)

綜合管廊建設(shè)的適宜度評(píng)判多用到類(lèi)似層次分析法的專(zhuān)家打分體系，層次分析法把研究對(duì)象作為一個(gè)系統(tǒng)，按照分解、比較判斷、綜合的思維方式進(jìn)行決策，成為繼機(jī)理分析、統(tǒng)計(jì)分析之后發(fā)展起來(lái)的系統(tǒng)分析的重要工具。傳統(tǒng)的基于經(jīng)驗(yàn)的層次分析方法把路由確定工作作為一個(gè)系統(tǒng)，按照分解、比較判斷、綜合的思維方式進(jìn)行決策，但存在以下兩方面的缺陷：

（1）定量數(shù)據(jù)較少，定性成分多，不易令人信服；

（2）指標(biāo)過(guò)多時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)量大，且權(quán)重難以確定。

敷設(shè)地下綜合管廊的路由道路適宜度評(píng)判的目標(biāo)并非利用評(píng)判結(jié)果直接得到規(guī)劃路由，而是通過(guò)多因素評(píng)判，為規(guī)劃地下綜合管廊路由提供經(jīng)過(guò)加工的“素材庫(kù)”。適宜度評(píng)價(jià)將結(jié)合GIS，通過(guò)點(diǎn)、線(xiàn)、面三種要素類(lèi)型，選取與地下綜合管廊路由選線(xiàn)關(guān)系密切的五個(gè)因素，對(duì)適宜建設(shè)地下綜合管廊的道路進(jìn)行初步遴選，地下綜合管廊適宜度評(píng)價(jià)指標(biāo)圖如圖1所示。

圖1 綜合管廊適宜度評(píng)價(jià)指標(biāo)圖

根據(jù)適宜度評(píng)價(jià)的目的，以目的為導(dǎo)向，為避免評(píng)價(jià)由是非、二分邏輯判斷演變?yōu)閺?fù)雜但無(wú)必要的數(shù)學(xué)優(yōu)化算法的爭(zhēng)論，且考慮各要素在地下綜合管廊適宜評(píng)價(jià)體系中并不存在顯著的重要性差異，因此規(guī)劃中原則上各子要素的得分值均為1，即道路滿(mǎn)足此子要素條件得1分，不滿(mǎn)足不得分。

2

實(shí)施案例：靖江市綜合管廊路由規(guī)劃

以靖江市為例，詳細(xì)介紹基于GIS地下綜合管廊路由規(guī)劃方法。靖江市屬于江蘇省泰州地區(qū)，位于中國(guó)內(nèi)地最富庶的經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)——長(zhǎng)江三角洲，歷史悠久，文化底蘊(yùn)豐厚，為全國(guó)綜合實(shí)力百?gòu)?qiáng)縣（市）之一、長(zhǎng)三角最具投資價(jià)值縣（市）、全國(guó)生態(tài)示范區(qū)，自然條件優(yōu)越，有“蘇北小江南”的美譽(yù)，靖江市區(qū)位圖如圖2所示。

圖2 靖江市區(qū)位圖

3

基于 GIS 的點(diǎn)、線(xiàn)、面三種要素類(lèi)型的綜合管廊適宜度評(píng)價(jià)方法

依據(jù)《靖江市城市總體規(guī)劃（2015—2030）》將靖江市的主、次干道作為可能建設(shè)地下綜合管廊干線(xiàn)、支線(xiàn)的路由。根據(jù)該規(guī)劃，至2030年，共規(guī)劃主、次干道62條，由于部分道路存在分段情況，實(shí)際總道路條數(shù)為66條。規(guī)劃的主、次干道共62條，每條道路與地下綜合管廊建設(shè)條件相關(guān)的要素又包括地塊屬性、管線(xiàn)規(guī)劃、道路寬度、建設(shè)時(shí)序等，利用GIS強(qiáng)大的空間分析功能對(duì)涉及地下綜合管廊建設(shè)相關(guān)要素的空間位置信息和其他屬性信息進(jìn)行統(tǒng)一的分析與管理，對(duì)主干路、次干路進(jìn)行管廊建設(shè)的適宜度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3.1

點(diǎn)要素

點(diǎn)要素考慮主要用戶(hù)鏈接度（變電站、熱電站、水廠）以及地下空間開(kāi)發(fā)（地下綜合體中心）。點(diǎn)要素結(jié)合GIS的緩沖區(qū)分析功能，確定要素輻射的有效范圍。

變電站的出線(xiàn)若能在較近距離接入綜合管廊系統(tǒng)，可提高電網(wǎng)的安全性�？紤]110kV及以上高壓線(xiàn)基本沿城市外圍布設(shè)，完全按照高壓電網(wǎng)的走向布置干線(xiàn)管廊可行性較低，因此，重點(diǎn)考慮變電站400米輻射范圍內(nèi)的道路，便于就近接入。經(jīng)統(tǒng)計(jì)變電站輻射范圍內(nèi)的道路共有29條。按照子要素的得分原則，該范圍內(nèi)的道路均得1分。

同變電站的分析類(lèi)似，熱電廠同樣為地下綜合管廊建設(shè)的重要點(diǎn)要素。靖江市共有兩座熱電廠，分別為蘇源熱電廠和江源熱電廠。經(jīng)統(tǒng)計(jì)熱電廠輻射范圍內(nèi)的道路共有3條，該范圍內(nèi)的道路均得1分。

凈水廠為地下綜合管廊建設(shè)的重要點(diǎn)要素。靖江市共有三座凈水廠，分別為江防水廠、合興水廠及雅橋水廠。經(jīng)統(tǒng)計(jì)凈水廠輻射范圍內(nèi)的道路共有4 條，該范圍內(nèi)的道路均得1分。

根據(jù)《靖江市城市地下空間開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃（2015‐2030）》，將在濱江新城建設(shè)一處商業(yè)中心地下綜合體。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，地下綜合體中心輻射范圍內(nèi)的道路共有2條，該范圍內(nèi)的道路均得1分。

3.2

線(xiàn)要素

線(xiàn)要素主要包括道路屬性、管線(xiàn)規(guī)劃、地下步行街及地下道路建設(shè)以及可實(shí)施性。

道路屬性主要包括道路的等級(jí)，以及道路的寬度，在GIS中建立道路等級(jí)與道路寬度的屬性庫(kù)。城市道路寬度越寬，越有利于施工。道路寬度大于等于36米的得1分，小于36米的得0.5分。

管線(xiàn)規(guī)劃主要指現(xiàn)狀及規(guī)劃的給水（DN≥400）、綜合通信、中壓燃?xì)狻�熱力的主干管。運(yùn)用 GIS中的疊置分析功能，分析主、次干路下的上述主干管長(zhǎng)度。如果規(guī)劃管線(xiàn)的長(zhǎng)度占道路總長(zhǎng)度的比例大于一定比例，例如25%，則得1分，否則不得分，最終得到主、次干路地下綜合管廊建設(shè)管線(xiàn)得分圖。

圖3 主、次干路綜合管廊建設(shè)管線(xiàn)得分圖

3.3

面要素

面要素主要指地塊的屬性。在GIS中將靖江市的用地類(lèi)型按照6大類(lèi)進(jìn)行重新分類(lèi)，得到居住用地、公共管理與公共服務(wù)設(shè)施用地、商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地、工業(yè)用地、物流倉(cāng)儲(chǔ)用地、綠地與廣場(chǎng)用地等6大類(lèi)用地的土地利用圖。由于道路兩側(cè)地塊的寬度不同，若按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)，造成誤差較大。因此，可根據(jù)每條道路兩邊地塊的實(shí)際寬度確定道路服務(wù)面積的各屬性地塊面積。利用ArcGIS緩沖區(qū)分析功能，對(duì)主、次干道兩側(cè)服務(wù)地塊的面積及所屬用地分類(lèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。由于綠地與廣場(chǎng)用地包含用地類(lèi)型較多，分析每條道路時(shí)，列舉除綠地與廣場(chǎng)用地外的主要用地類(lèi)型占比。

因此，根據(jù)分析得到66條主、次干路中不同地塊類(lèi)型（共六種類(lèi)型：公共管理與公用服務(wù)設(shè)施用地、商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地、居住用地、工業(yè)用地、物流倉(cāng)儲(chǔ)用地、綠地與廣場(chǎng)用地）所占面積百分比統(tǒng)計(jì)表，統(tǒng)計(jì)每類(lèi)地塊一定的分位數(shù)，例如80%所對(duì)應(yīng)的數(shù)值，每類(lèi)地塊大于此值的道路得1分。綠地與廣場(chǎng)用地不得分，物流倉(cāng)儲(chǔ)用地得0.5分。據(jù)此原則計(jì)算的地塊屬性得分如圖4所示。

表1 主、次干路服務(wù)地塊分類(lèi)統(tǒng)計(jì)表（部分）

注：A為公共管理與公用服務(wù)設(shè)施用地；B為商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地；R為居住用地；M為工業(yè)用地；W為物流倉(cāng)儲(chǔ)用地；G為綠地與廣場(chǎng)用地。

圖4 主、次干路綜合管廊建設(shè)地塊得分圖

3.4

適宜度評(píng)價(jià)成果

將道路屬性、管線(xiàn)規(guī)劃、主要用戶(hù)、地塊屬性、地下空間開(kāi)發(fā)、可實(shí)施性的得分相加，并將總得分大于6歸為適宜度高的一類(lèi)，得分大于等于5小于6的歸為適宜度中的一類(lèi)，得分小于5的歸為適宜度低的一類(lèi)，評(píng)價(jià)結(jié)果如圖5所示。

圖5 主、次干道綜合管廊建設(shè)適宜度成果圖

3.5

規(guī)劃布局圖

通過(guò)GIS對(duì)綜合管廊路由的空間分析，得到了靖江市主、次干道綜合管廊建設(shè)適宜度的得分，并將其在空間內(nèi)進(jìn)行展示。根據(jù)管廊的布局原則，結(jié)合管廊適宜度評(píng)價(jià)成果，確定規(guī)劃路由方案，通過(guò)分析可知，最終的環(huán)狀方案不但滿(mǎn)足于“綜合管廊主體框架應(yīng)盡量連接成環(huán)，并依托主干框架拓展支線(xiàn)及纜線(xiàn)系統(tǒng)，形成網(wǎng)狀系統(tǒng)”的系統(tǒng)性、完整性原則，并且通過(guò)GIS 的適宜度分析，接近70%路由均為適宜度高的道路。

圖6 靖江市綜合管廊總體布局圖

（本文詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn)2017年5月《中國(guó)給水排水》第10期 “基于GIS的城市地下綜合管廊路由規(guī)劃初探”，作者：李鵬程，施萍，上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司）

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