《智慧供水系统整体技术方案》

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。
总体实施路线（硬件）
管网模型构建技术流程
流量分配 水力计算 工况分析 建模六步曲： 模型校核 模型应用 模型库建立
模型构建的基本内容
管 的基本内容网 水 力 模 型 构
建
图形模拟 状态模拟 参数模拟
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 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。
智慧给水——四步 曲
❖解决方 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。
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》
（国发〔2000〕36号）：明确提出采取有效措施，加快城市供水管网
Harbin Institute of Technology
Dr. SHI Zhenfeng
szfhit@
遵循的技术原则与规范及标准
✓ 《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。
实施基础
管网GIS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：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。
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 性很强等的模拟，目的在于通过求解管网 状态方程进行管网水力分析。也是管网模 拟的核心内容。
是对管网分析时，不随时间变化的参数进 行计算和模拟（C值、K值），它们对管 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。 ✓ …………
✓ 《城镇供水服务（CJ/T 316-2009）》：供水水压应符合CJJ 58-
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（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）
✓ 《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》：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。
可达目标：（智慧给水） 辅助决策，最终提供高质量的服务！
调度运行的实时监控 & 供水变化趋势预测及应对 & 突发事件预警及应急处置
智慧给水——三个阶 段
三个阶段：
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：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：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容进行全方面的信息 化处理 和利用，并最终实现互联-物联网络、信息化管理 与服务、决策 与感知的功能。
✓ 《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 将管网漏损控制手段分为3项管理手段（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 镇 供 水 厂 运 行 、 维 护 及 安 全 技 术 规 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
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
智慧供水系统 整体技术方案
❖现状分 析
城市供水管网系统 现状分析
特点
可能存在的问题
动态的、时变的
流量、流速不均匀
工况复杂
管网附件多
管材种类多
铺设年代不同
管网拓扑结构复杂
运行工况欠佳 电耗多、漏失大 事故率高 供水安全可靠性差 人为经验管理为主 水质安全 缺少合理规划
解决方案： （智慧给水） 管网GIS & 管网模型 & 管网调度监测
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、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：作为管网安全运行的保障及合理调度的依据，管网监测
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（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（ CJJ2072013 ） 》：宜采用专业计算机应用软件，建立管网数学模型；管网漏损