1、智慧供水系统整体技术方案 现现 状状 分分 析析城市供水管网系统城市供水管网系统 现状分现状分析析运行工况欠佳运行工况欠佳电耗多、漏失大电耗多、漏失大事故率高事故率高供水安全可靠性差供水安全可靠性差人为经验管理为主人为经验管理为主水质安全水质安全缺少合理规划缺少合理规划特特点点可能存在的问题可能存在的问题动态的、时变的动态的、时变的流量、流速不均匀流量、流速不均匀工况复杂工况复杂管网附件多管网附件多管材种类多管材种类多铺设年代不同铺设年代不同管网拓扑结构复杂管网拓扑结构复杂解 决 方 案：（智慧给水）（智慧给水）管网管网GIS&管网模型管网模型&管网调度监测管网调度监测可达目标：（智慧给水（智
2、慧给水）辅助决策，最终提供高质量的服务！辅助决策，最终提供高质量的服务！调度运行的实时监调度运行的实时监控控&供水变化趋势预测及应供水变化趋势预测及应对对&突发事件预警及应急处置突发事件预警及应急处置智慧给水三个阶段三个阶段：三个阶段：数字化：数字化：实现给水系统无纸化、自动化办公，同时网络基 础设施建设完成，但数据没有得到有效的分类和管理，还 不能称之为信息，更不可能称为有效的资源。如，GIS，SCADA 等。信息化：信息化：数据的结构化规范化管理与查询，如GIS，OA，收费系统 等的集成与信息共享。智慧化：智慧化：利用数字化及相关计算技术和手段，对给水管网 基础设施与生活发展相关的各方面内
3、容进行全方面的信息 化处理和利用，并最终实现互联互联-物联物联网络、信息化管理管理 与服务与服务、决策决策与感知与感知的功能。智慧给水四步曲 解解 决决 方方 案案方案概要针对城市供水管网系统在智慧给水建设过程中的现状，从宏 观管理控制、微观运行分析、辅助决策支持等角度提出总体技术 解决方案，最终实现城市供水管网的科学管理、优化运行与优化 控制，降低电耗和漏耗及制水成本，提高经济效益，节省管网扩 建资金等目的。本方案依托管网GIS基础数据、水厂运行调度数据、水量水 费数据、管网监测数据级日常运行维护记录等基础数据，以国家 相关技术规范与标准为指导，通过建立供水管网系统宏观与微观 集成的多分辨率
4、管网水力水质模型，以科学计算与分析为技术手 段，为供水企业提供可行的管网运行优化与维护管理方案。实施基础 管网管网GIS数据数据：管网GIS数据提供了供水系统中管段与用户的详细空间 地理信息及其他要素，如相关性等。同时，GIS数据还给出了管网系统中 相关监测设备及安装位置等信息。水厂调度运行数据水厂调度运行数据：供水管网系统在输配水过程中，水厂的调度运行 都有详细日志记载，如水泵的开启状态、水池水位、出厂压力与流量等信 息。水量水费数据水量水费数据：作为供水管网系统输配水过程中的终端用户，其用水量 及用水性质等规律是决定水厂制水的重要依据，如用户类型、用水规律、用水量等信息。这也是产销差分析、
5、工况分析等的重要基础数据。其他水 费水量数据还包扩公益免费用水，如绿化、消防、市政等用水情况。管网监测数据管网监测数据：作为管网安全运行的保障及合理调度的依据，管网监测 数据通常包括三类：压力监测、流量监测、水质监测等。其地理信息及安 装位置均可在管网GIS基础数据中获取，但其历史监测数据通常由SCADA 系统采集并保存。管网运维管理日志记录管网运维管理日志记录：管网运维日志记录主要包括管网日常运行过 程中的操作记录，如：阀门调节开启记录、爆管漏失记录、其他特殊工况 等。遵循的技术原则与规范及标准 水污染防治行动计划水污染防治行动计划：也称“水十条”，于2015年4月2日正式发 布。该计划明确
6、提出控制用水总量，提高用水效率，科学保护水资源。强 化科技支撑、推广示范适用技术、攻关研发前瞻技术。城镇供水企业安全技术管理体系评估指南城镇供水企业安全技术管理体系评估指南：由中国城镇供水排水协会于2009年4月发布。将输配水管网管理、水质监管、突发事件的应 急预案、供水系统的调度、供水企业管理的二次供水设施等纳入评估体 系。全国城市饮用水供水设施改造和建设规划全国城市饮用水供水设施改造和建设规划：以饮用水为重点，近期着重解决供水水源污染问题、突发性水源污染事故频发地区城市 的饮用水水质安全问题，远期全面提高饮用水质量，解决城市饮用水水质 安全问题。根据城市供水发展目标，按照管网服务压力、漏损
7、率规划目标 以及管网水质稳定的要求，以优化布局、完善系统为重点，改造城市供水 管网。Harbin Institute of TechnologyDr.SHI Z遵循的技术原则与规范及标准 城市供水管网漏损控制及评定标准（城市供水管网漏损控制及评定标准（CJJ92-2002）：供 水企业管网基本漏损率不应大于12%。同时对供水管网更新改造，漏水检 测及计算方法等也给出了明确的指导建议。城镇供水管网运行、维护及安全技术规程（城镇供水管网运行、维护及安全技术规程（CJJ207-2013）：宜采用专业计算机应用软件，建立管网数学模型；管网漏损 按CJJ92考核。国际水协IWA将管网漏损控制手段分为3项
8、管理手段（积极 主动漏损检测、管道材料与安装管理、维修速度质量）和1项技术手段（压 力控制）。城城 镇镇 供供 水水 厂厂 运运 行行 、维维 护护 及及 安安 全全 技技 术术 规规 程程 （CJJ58-2007）：制水生产工艺应保证连续地向城市供水管网供水，符合当地 政府制定的相关规定，保证管网末梢压力不应低于0.14Mpa。各地自来水厂 还应服从城市规划对供水压力的要求。国务院关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知国务院关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知（国发（国发200036号）号）：明确提出采取有效措施，加快城市供水管网 技术改造，降低管网漏失率。遵循的技术原则与规范及标
9、准 中国节水技术政策大纲中国节水技术政策大纲：鼓励在建立供水管网GIS、GPS系统基 础上，采用区域泄漏普查系统技术和智能精定点检漏技术，配套建设具有 关阀搜索、状态仿真、事故分析、决策调度等功能的决策支持系统，为管 网查漏检修提供决策支持，研究以GIS技术为平台的节水信息系统建设，开 发节水信息网络基础平台、节水信息管理系统和专业数据库技术。城镇供水服务（城镇供水服务（CJ/T 316-2009）：供水水压应符合CJJ58-2007中第3.1.3条的要求，供水管网末梢压力不应低于0.14Mpa，管网压力 合格率不应小于97%。由于工程施工、管道维修或检修等原因需计划性停 水或降低水压，应提前
10、24h通知受影响的客户，并按时恢复供水。停水或 降压超时应再次通知客户。二次供水工程技术规程（二次供水工程技术规程（CJJ140-2010）：对二次供水的水质、水量、水压等进行较详细的规定。二次供水系统的供水压力应根据最 不利用水点的工作压力确定。供水水量应根据小区及建筑物使用性质、规 模、用水范围、用水器具及设备用水量进行计算确定。技术体系架构系统实现与其他系统之间的关系总体实施路线（软件）总体实施路线（硬件）管网模型构建技术流程建模六步曲：建模六步曲：水力计算水力计算 模型应用模型应用流量分配流量分配 模型校核模型校核工况分析工况分析 模型库建立模型库建立模型构建的基本内容将复杂的城市给水
11、管网拓扑结构在可行的将复杂的城市给水管网拓扑结构在可行的 简化基础上，输入计算机，拼组成一个能简化基础上，输入计算机，拼组成一个能 实现模拟的管网图形（包括管道长度、管实现模拟的管网图形（包括管道长度、管径、附件和连接点），并建立相应数据库。径、附件和连接点），并建立相应数据库。图形模拟图形模拟状态模拟状态模拟参数模拟参数模拟管网水力模型构管网水力模型构建建的基本内的基本内容容包括随时间变化的管网节点流量、城市不包括随时间变化的管网节点流量、城市不 同用户的用水规律，整个城市用水量随机同用户的用水规律，整个城市用水量随机 性很强等的模拟，目的在于通过求解管网性很强等的模拟，目的在于通过求解管网
12、 状态方程进行管网水力分析。也是管网模状态方程进行管网水力分析。也是管网模 拟的核心内容。拟的核心内容。是对管网分析时，不随时间变化的参数进是对管网分析时，不随时间变化的参数进 行计算和模拟（行计算和模拟（C值、值、K值），它们对管值），它们对管 网计算结果有很大的影响。网计算结果有很大的影响。功能概要本方案主要特点 支持自动拓扑简化与重构；集成宏观水力模型与微观水力模型于一体；可辅助基础数据普查与校正；提供强大的工况分析功能；支持多种水力计算模式；支持事故时前后计算与分析；支持各种决策方案的实施前后对比分析；支持管网即时改扩建造计算与分析；支持基于DMA和DPA集成的管网分区方案与分析；支持
13、水体污染时的溯源与扩散分析；支持二次供水泵站直接参与全网计算与分析。本方案可达目标本技术解决方案实施后可节能降耗和节约水资源，将产生重大的 经济效益和社会效益，主要包括：1.提供科学的管网扩建与改造方案，可有效节约改扩建资金；2.提供事故时合理可行的停水预案，可将影响范围降到最小，提高供水服务质量；3.提供历史运行工况的模拟与分析，可有效地实现节能降耗与 管网安全运行；4.提供水厂制水调度时的配比方案，可充分发挥水厂的制水能 力，降低制水成本；5.提供管网分区与降漏及控漏方案，可实现管网科学管理，有 效降低漏损率；6.提供二次供水泵站优化管理方案，可科学调度二次供水泵站，有效降低能耗；7.提供管网水质污染溯源与扩散预案，可有效控制和降低污染 造成的影响。
