“新質生產力賦能浙江城鄉水務高質量發展”研討會暨浙江省城市水業協會2024年年會于2024年9月4-6日在浙江寧波舉辦。會議精心邀請60余位行業專家與會交流，來自浙江省水務企業、高等院校、設計院、研究院、政府部門及國內友好交流單位等近千位水務同仁、專家、學者參加了此次會議。上海《凈水技術》雜志社作為此次年會的媒體支持單位，整理了大會部分報告內容，歡迎各位水業同仁賞閱。

實時在線水力模型的實踐與思考

侯英娜

廈門市政水務集團有限公司

給排水副首席工程師

廈門是一個美麗的海濱城市，分為本島和島外，本島有2個區，島外有4個區。目前，廈門市90%的供水區域是由廈門水務集團下屬的水廠提供。廈門市有12座水廠，目前供水能力是232.8萬噸/日。本島有2座水廠，其中一座是90萬噸/日的高殿水廠，這也是福建省最大的一個水廠；另外一個是5萬噸/日的連板水廠。水廠水源主要來自兩江四庫，兩江即九龍江和龍井西，四庫即常態仿羊水庫、石頭水庫、蓮花水庫和天溪水庫群。廈門是一個本地水源非常匱乏的城市，水源70%來自于外調水，即九龍江的水。目前用戶數量83萬余戶，DN100及以上的管網4600余公里，近五年的產銷差率控制在10%以內。

一、項目背景

2016年的莫蘭蒂臺風和2019年的“1212”事故，這兩次重大的事件都給廈門的供水服務帶來了巨大的挑戰。在供水管網的全面動態監測計時預警、管網的應急處置效率、安全保障等方面，都暴露了明顯的不足。所以進一步提升對供水系統的動態感知和風險預警，實現供水系統安全、穩定、節能低碳的高效運行，對于廈門水務集團而言勢在必行。實時在線水力模型是重要的技術手段之一。

廈門水務從2016年的莫蘭蒂臺風開始啟動建設離線模型，到2023年杜蘇瑞臺風期間實現實時在線水力模型輔助應急指揮，歷經了七年的時間。整個歷程可以分為兩個階段：第一個階段是2016年~2019年，該階段是離線模型建設和應用階段，由我帶領廈門水務的工程師自主完成，在管網的評估供水規劃、管網壓力分區管理等方面提供了科學的決策支持。第二個階段是2020年~2023年，該階段是廈門水務實時在線水力模型的建設和應用階段。比如：在坊中路一米四給水主干管停水遷改工程中造成廈門東部大范圍降壓，對供水過程進行優化調度和應急指揮；在“杜蘇芮”臺風期間動態實時感知等方面發揮了比較好的作用。廈門水務的模型包括了4500余公里的管道、223.2萬個節點、6.2萬個閥門、214個在線壓力監測設備、計算周期五分鐘、整個精度也是處于比較高的水平。

二、實踐與應用

將搶修管理從線下搬到了線上

廈門水務的模型實現了多平臺一體化應用，除了廈門水務傳統的CS架構和近幾年流行的BS架構，廈門水務將模型的應用拓展到了移動端。搶修人員可以在施工現場來模擬停水方案，精確分析影響范圍，直接用pad發送停水短信。不僅管網管理效率提高了，便利性也有明顯的提高。

供水壓力精益調控，實現節能降耗

廈門本島地形西低東高，廈門水務利用模型對整個供水系統進行分析，提出了優化改造的方案。根據這個方案，2018年高殿水廠完成了出廠干管的改造，改造完成之后，本島實現了東西部壓力分區，使得西部的平均壓力較分區之前降低了6.7米。

此外，在實施分區之后，由于壓力降低，漏損率降低了1.69%，漏失水量降低了856萬噸，每年節約電費103萬，效益非常顯著。

應急治理精準化，加壓供水用戶“無感”

2023年的3月29號到30號之間，廈門水務配合省級的一個重點項目，即翔安大橋在坊中路和金尚路交叉口下穿隧道的工程建設——房中路一米四管道停水遷改。在施工過程當中造成廈門東部大范圍降壓，大概時間10個小時，近40個社區15萬用戶可能會受到影響。因此在實施之前，廈門水務用模型對整個調度方案進行了評估，包括停水時間、停水范圍、降壓范圍和管道的反向等進行評估并提出了優化方案。根據評估，廈門水務提前發送了停水和降壓通知。在實施期間，在線系統首次嘗試了啟動壓力驅動模型，解決了在降壓供水用水量受到影響的工況下，流量驅動模型的計算結果偏離實際，可能造成負壓的情況。

壓力驅動模型有兩個關鍵參數：最低壓力和服務壓力。這兩個參數的設置要結合實際供水來設置。由于模型的精準計算，廈門水務對全市的供水實現了全面統籌管理。調度人員根據不同區域的用水需求來動態調整調度方案，合理調配了送水車輛和保障人員，將供水影響范圍降到最低。事后，廈門水務也進行了評估，來找出我們在管理當中的一些不足。從上述論述可以看出一個關鍵問題，即模型當中閥門的狀態要根據現場實際實時上報更新。目前，也納入廈門水務的管理機制當中。

管網事故即時預警，向應急“搶時間”

2021年9月份某一天上午的9:40，廈門水務系統發出了島內西南地區疑似爆管的報警。片區內有大概13個測壓點，監測值較模擬值下降了十米左右。接下來廈門水務利用在線水力模型系統進行了流量壓力的相關分析和下游的追蹤模擬分析。在報警之后，廈門水務迅速出動，縮小了勘察范圍，最后確定在湖濱西路西側小學路500管發生了爆管。廈門水務利用調度仿真功能來調節爆管管線上游高殿水廠西區出廠壓力，分析降壓前后對用戶用水壓力的影響，將影響范圍降到最低。緊接著系統對關閥和停水區域做了分析，系統根據管網拓撲結構以及閥門分布位置推薦出了關閉的閥門及順序，分析停水區域并發送了停水通知。整個處置過程大大縮短，同時也降低了漏失水量。

變被動為主動，提升公共服務信息響應能力

從去年2月份開始，逐步在廈門各區推行用系統來發送停水短信。截止到目前，總共通過在線水力模型平臺發送計劃性停水短信172次，突發性停水短信62次，累計發送短信78000多條。通過系統的短信通知，我們明顯降低了工單訴求和96303接單數量。

模型建設及校核過程中模型的價值

模型的價值不僅在于它的應用，在建設和校核過程中也有模型的價值。建模過程實際就是系統梳理的過程，包括數據質量、數據管理流程、在線監測設備維護機制等。校核的過程是供水管網系統的問題識別的過程，包括管線的連接關系、閥門操作問題、用戶位置問題等。

模型建設過程的價值：進行系統梳理-GIS系統。在模型建設過程當中，也對地理信息系統做了系統化的梳理，包括孤立的管線、孤立的節點、沒有連通的管線、重復管線、重復節點等，這都是廈門水務等供水企業共性的問題。

模型建設過程的價值：進行系統梳理-SCADA系統。關于設備問題。這些監測點的話，有些不是調度關鍵控制點，可能就對這些點沒有特別關注。但模型對所有設備數據都要進行分析來發現問題產生的原因，然后提出解決措施，建立長效管理機制，轉變管理模式。

模型建設過程的價值：以蓮前西路DN800管為例。這邊是蓮坂水廠，另外一個是假日商城的壓力點，這兩個點距離一公里左右，但是從兩個點的壓力可以看到，壓降達到8m，一公里壓降1米是正常的，“8米”這個數是非常大的。如果按照壓降來反推的話，蓮坂水廠的出廠水量要達到14萬t/d。但實際上蓮坂水廠的供水規模只有15萬t/d。因此我們對沿線壓力進行了測試，一直往西沿線測下去，我們發現在嘉禾路和蓮前西路交叉口位置，兩個消火栓100米的距離壓降達到了六米，推斷這個地方有非常大的局損，從管網管理人員那邊也確認了這個位置有一個被掩埋的閥門可能沒有被全開。反過來我們也可以說蓮坂水廠的出廠壓力還有優化的空間，可以進一步節能降耗。

其他價值-培養人才

工程師要全程參與到項目當中來，從前期的項目調研、測試，模型校核都要全程參與。另外，廈門水務對不同的應用工程師進行了多種方式、多種梯度的培訓，通過考試的方式來保證廈門水務的培訓質量。

三、總結與思考

管網水力模型如何在供水企業生根發芽并茁壯成長？

第一：領導重視，部門間通力協作。領導重視是組織上的保障，因為管網模型的數據涉及面非常廣，分散在各個業務部門。管網地理信息系統、大表系統、加壓泵站等數據在營業所，營業收費系統、服務器系統搭建、軟件硬件維護和網絡安全等在信息資源部，SCADA系統在生產部，新竣工的管網竣工資料由規劃建設部提供，所以需要部門之間通力協作。廈門水務集團領導非常重視，總工作為項目負責人親自協調，定期召開項目例會，所以廈門水務的項目得以順利實施。

第二：培養自己的模型工程師。從項目的前期調研，到項目實施，全程深度參與，逐步形成“模型思維”。這里的“深度參與”指一定要參與到模型的校核過程中，只有參與模型校核，才能清楚知道模型當中各個數據、各個參數設置的意義，就能夠清楚掌握管網系統真實的運行情況。

第三：明確應用目標。管網模型的應用方面非常多，比如說可以做規劃方案，優化調度方案，也可以進行管網評估。這些應用實際對于管網模型的精度要求不高，離線模型就可以做到，管網監測點的精度平均在兩米以內就可以。如果說做事件預警、漏失定位，就要建在線水力模型，對于水司的信息化水平也提高了一個層次。如果要做到水質保障方面的應用，對于模型的精度要求非常高，尤其是流量的精度，只有精度達到一定的水平，才能夠模擬結果，余氯、節點水平才能夠跟我們的實際運行情況相吻合。因此，在實施管網模型項目之前，需要客觀評估信息化水平，才不會走極端。明確應用目標，才能夠讓模型發揮實效。

四、展望與發展

首先，模型要更好的服務于生產。要跟工單系統實驗對接，將系統的監測設備評估監測點的覆蓋率、評估模型、精度評估等信息關聯到專業對口的部門；其次，為優質引入水助力。從管網水質的角度來優化管網水質管理，建立動態評估機制，為實現優質飲用水服務提供技術支撐。

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排版：《凈水技術》編輯 李濱妤

審核：《凈水技術》社長/執行主編 阮辰旼

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