城乡一体化供水设计与思考

城乡一体化供水设计与思考

张永强

云南工程勘察设计院集团有限公司,云南省昆明市650224

摘要：21世纪以来，随着城乡一体化进程的加快，城乡供水工程逐步解决了广大农村群众的生活用水困难及用水安全问题，改善了人民的生产生活条件，使人们能安居乐业，促进了社会的稳定和农村经济的繁荣发展。在供水工程自动化监测和管理方面，一些发达国家从20世纪60年代起就开展了对城市供水管理系统的研究，且运用了计算机技术作为供水管理辅助手段。由于目前没有具体的城乡供水、村镇供水工程信息与自动化控制设计标准规范，在信息与自动化系统设计过程中出现了系统功能过于庞大复杂至使部分功能不适用具体项目，或系统功能过于简单，不能达到少人值守全自动化运营管理的要求。

关键词：城乡一体化；供水设计；思考

引言

我国中央文件中强调“要在有条件的地方推进城乡供水一体化”。城乡一体化供水成为国家政策高度关注的公共设施建设领域。城乡一体化供水主要指将供水管网由城市延伸、覆盖至乡镇，建立一体化的城乡供水网络系统，基本实现城乡联网供水，水资源共享。其本质内容是消除农村与城镇供水之间存在的显著差距。城乡一体化供水主要建设思路有3个方面：对水资源进行统筹配置；对供水系统格局进行优化；实现“同源、同网、同质、同管”的一体化管理模式。

1城乡一体化供水工程信息与自动化控制系统设计原则

依据国家、省部级相关标准，满足架构统一、技术统一、数据统一、平台统一、界面统一、操作统一等规划化建设要求。以实用为第一准则，切实满足业主管理和业务需求，总体设计之前应充分与业主沟通，了解其运营管理意图，围绕数字化、智能化、一体化和智慧化建设相适配的管控系统，面向执行人员、管理人员、调度人员、决策人员和终端用户提供满足生产调度、经营决策和生活消费的各类应用。设计采用有效的软件安全保护、防止非法入侵等措施，保证应用系统、数据的运行安全；考虑数据的分级授权和安全保护，搭建综合性软硬件安全环境和建立安全运行维护体系，保证业务安全、控制安全、数据安全和信息保密。采用云计算、工业大数据、移动互联、智能控制等先进信息化技术，并考虑适度超前，适应信息化技术的快速发展和提高平台的随需而变能力。采用成熟技术和工艺，集群化和冗余化部署，安全和备份措施并举，保证系统稳定、可靠、长期运行。设计功能全面、完整。系统应具备跨平台部署能力，支持主流的浏览器，支持模块化的开发和增量集成，平台具有良好的可扩展性。

2城乡一体化供水设计存在的问题及建议

为了实现同网、同质供水，一些地区尽量扩大集中水厂的供水范围，长距离输配水或向高海拔地区输配水。造成配水干管长，管道投资占比大，折旧费用高，管道沿线供水压力高，漏损率高，不经济。建议充分考虑村镇供水较为分散的特点，结合现有供水设施布局，合理划分供水区域，适当保留分散供水的小水厂，形成多厂、多水源供水的格局，节约整体运行费用。农村地区存在常住人口与户籍人口相差特别大的情况，供水管按高日高时供水量设计，全年大部分时间管内实际流速低，流动性差，容易造成管内水质二次污染。建议设计按最高日供水量确定水厂规模，水厂的清水池调节容积应适当放大，配置水泵时，需兼顾平均日供水量和高日高时供水量，利用增减水泵运行台数、大小泵搭配或设置变频等方式，适应不同送水量需求，灵活运行。同时，选择输配水管管径也需要兼顾不同工况，设计合理的流速和水力坡降。优质的水源是优质供水的基础。水源地保护一直是村镇供水系统的薄弱环节，同时村镇供水系统大部分未考虑配置备用水源，供水安全保障率较低。建议通过城乡一体化供水格局的布置，充分利用各区域现有水资源，形成互为备用的模式。同时，将水源地保护措施纳入智慧水务监控系统。

3城乡一体化供水设计与思考

3.1供水信息系统规划

供水信息系统构建重点分为政府的供水安全监管调度系统和供水企业的生产管理及客户服务系统两大部分。该规划在不断完善现有信息化系统的基础上，努力打造“智慧水务”运营管理系统，以实现可视化、数据化、智能化、高效化的水务管理。该规划在具体实施中，主要是应用物联网技术和管网信息感知仪器，通过监测、检测、控制等手段，对管网健康状况进行智能化识别、问题定位、跟踪和监管，并定量控制漏损，以达到降低产销差、提高经济效益、实现低碳环保的目的。智慧水务通过统一调度管理，可以实现从水源地、泵站、水厂、供水管网到末端用水户的全过程监管。通过数据整合，可以较好地把握各环节水生命周期。通过监测管网上的压力点和流量点，一旦用户的管道出现管网爆漏、水质异常、水量突增等情况，信息化系统就会自动提醒。接到警报后，运管中心即可及时指派人员到现场处理问题，做到提前发现、提前预警、提前准备，从而有效降低运营成本，提高服务质量，增加经济效益。

3.2系统总体架构

本系统总体架构分为感知层、网络层、基础层、数据层、支撑层及应用层。感知层建设水厂、泵站、蓄水池、管网、入户的流量、压力、水质、水位、视频监控等物联网设施，实现供水全过程自动化数据的采集与监测；网络层利用物联网、有线网络和4G无线网络等通讯方式，实现采集数据的传输与设备的远程控制；基础层充分利用云资源，提供弹性计算、数据存储、操作系统、安全防护等服务；数据层整合已有数据、新建数据，建设城乡供水数据库，包括基础数据库、业务数据库、管理数据库和文件系统，实现数据资源的整合、互联互通和资源共享；支撑层根据建设需要，分别部署统一身份认证、地理信息服务等内容；应用层开发供水自动化监控、工程运维管理、水费计收管理、一张图、门户、移动APP、微信公众号等系统，覆盖城乡供水管理业务，提供综合展示与移动服务窗口。

3.3设计要点

1）供水服务范围按照城镇人口100%覆盖，农村人口90%覆盖计算。干管最不利点高峰用水时水压不低于0.1MPa。日变化系数取1.3；最高日时变化系数取1.6。2）乡镇、农村最高日居民生活用水定额取80L/（人·d），城区最高日生活用水定额取130L/（人·d）。企业用水比例取居民生活用水量和公共建筑用水量之和的10%。禽畜饲养用水量按居民生活用水量的5%考虑。管网漏损率控制在15%以内。未预见水量按以上水量的10%预测。3）为实现压力稳定、水质达标、管网控漏节能、提升科学决策的能力和应急服务能力，主要围绕以下工程内容进行建设：管网地理信息系统+DMA漏损管理系统、水质监测管理系统、智慧调度中心等。

结束语

全面推进城乡供水一体化是国家统筹布局农村饮水基础设施建设、提高农村供水保障水平，全面推进乡村振兴的重要战略，而供水工程信息与自动化控制是确保农村饮水安全、可靠，减少供水工和运维压力的重要工程技术措施。通过明确系统整体思路和原则，规范在各工艺环节的信息与自动化系统设计的主要内容和注意事项，可确保城乡供水一体化项目信息与自动化系统在确保经济性的前提下安全、可靠、经济、方便运行。

参考文献

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