供水管網(wǎng)管理模式的探討

□段世杰 □萬彥峰 □丁 艷

（中牟縣水利局施工總隊）

供水管網(wǎng)是供水系統(tǒng)的重要組成部分，且是隱蔽、分散的工程，管理的難度較大，而且目前我國大部分供水企業(yè)管網(wǎng)管理模式都比較傳統(tǒng)、落后。為此，在強調(diào)改善傳統(tǒng)的管理理念及管理內(nèi)容的同時，應(yīng)對管線部門機構(gòu)作相應(yīng)的調(diào)整，并應(yīng)在使用管網(wǎng)管理科學調(diào)度技術(shù)的基礎(chǔ)上，使用新型的管理模式。管網(wǎng)管理科學調(diào)度技術(shù)是為提高管網(wǎng)管理科學水平而采取的理論、方法和手段。管網(wǎng)管理科學調(diào)度技術(shù)主要內(nèi)容包括三個方面：水壓調(diào)度、水質(zhì)調(diào)度和應(yīng)急調(diào)度。

一、使用新的管理模式的原因

（一）背景

1.內(nèi)部問題的存在

近幾十年來城市供水系統(tǒng)的擴建重點，主要放在污水處理廠及新增管線上，而供水管網(wǎng)只是為了使新增加供水量輸配至用戶,對局部進行管線增改，雖然局部地區(qū)對管網(wǎng)進行了改造，但管網(wǎng)中帶債太多，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：管線爆破頻率較高，管網(wǎng)漏水率居高不下；局部地段水壓不足；用戶端放出的水感觀不好，濁度偏高，常有黃水干擾。

2.外部用戶的要求

隨著人們生活水平的不斷提高，用水客戶對城市基礎(chǔ)設(shè)施之一供水系統(tǒng)運行的安全、可靠性有了更高的要求，具體涉及在以下幾個方面：一是水是不可替代的產(chǎn)品，停水將干擾了人們的正常生活秩序；二是人們對自來水的可飲用性提出更高的要求，比如口感要好（無氯味）、觀感要好（濁度≤1.0NTU）、力求對身體還有保健的愿望；三是用水戶對屋頂水箱的水質(zhì)提出疑問，呼吁城市管網(wǎng)適當提高水壓，盡量減少屋頂水箱裝置；四是用水戶強烈要求直接向供水企業(yè)結(jié)算水費，避免用水戶之間攤派水費的糾紛。

（二）管理現(xiàn)狀

1.管理模式

我水務(wù)集團公司是采用管網(wǎng)、營業(yè)分專業(yè)及業(yè)務(wù)范圍進行分離式條狀管理這種適用于城市發(fā)展期的供水管網(wǎng)的粗放式管理模式。

2.管理目標

目前我集團公司對管線管理部門的管理要求為：信息掌握準確、服務(wù)對象明確和管理主動有序。

3.組織機構(gòu)

現(xiàn)在我集團管線所管理結(jié)構(gòu)上分為5個部門：生產(chǎn)、調(diào)度、工程管理、巡線和管網(wǎng)技術(shù)，組織結(jié)構(gòu)為分散式平級粗放式管理。

（三）弊端

近20年來，城市供水行業(yè)取得了長足的進展，供不應(yīng)求的狀況得到徹底的改觀，我水務(wù)集團正在強化企業(yè)管理，重視管網(wǎng)的改造，狠抓職工素質(zhì)，改善服務(wù)質(zhì)量，為人們生活水平的提高做出新的貢獻。但由于現(xiàn)存的管理模式落后，管理效率不是很理想，造成企業(yè)形象一直得不到改進的形象，無法適應(yīng)現(xiàn)代化的管理理念。

二、供水管網(wǎng)管線部門機構(gòu)組成

目前我國大部分城市供水行業(yè)的管線管理部門多采用分離式條狀管理模式，即管線報裝部門、管線生產(chǎn)調(diào)度部門和施工部門。其中管線生產(chǎn)調(diào)度部門又多分為調(diào)度室、生產(chǎn)隊和巡線部門等單一功能股室。這種單純從工作職能上劃分組成機構(gòu)已是一種落后的管理模式。本文提出下面一種現(xiàn)代化的管理模式所對應(yīng)的機構(gòu)組成模式以供探討：

（一）新型機構(gòu)組成模式

1.技術(shù)參謀

技術(shù)參謀部門是樹裝管理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，它負責收集、整理管線資料（即維護GIS系統(tǒng)），分析、擬定措施，為管線管理提供清晰、高效的管理措施。

2.生產(chǎn)調(diào)度

生產(chǎn)調(diào)度部門是樹裝管理結(jié)構(gòu)的一個末梢，它負責管線管理部門日常的生產(chǎn)調(diào)度，將技術(shù)參謀部門提供的生產(chǎn)方面的管理措施具體實施。

3.運行管理

運行管理部門是樹裝管理結(jié)構(gòu)的另一個末梢，它負責管線管理部門日常的運行管理，包括巡線、查漏和管網(wǎng)工程管理等運行管理方面的職能。

（二）新機構(gòu)組成模式的作用

1.實時全面高效

過去由于缺乏必要的技術(shù)手段，只有實施分離式條狀管理，管理信息共享程度不是很高，往往形成所需要的管理信息掌握在不需要此信息的部門手中的情況。新的機構(gòu)組成模式利用現(xiàn)有的GIS系統(tǒng)，可以很好地作到管理信息共享，真正做到管理部門全面、集中、實時地掌握供水管網(wǎng)運行狀態(tài)，由專業(yè)技術(shù)參謀部門進行管理科學調(diào)度。從管理效率上說，此管理模式最為高效。

2.智能化和優(yōu)化控制

過去由于缺乏必要的技術(shù)手段只有實施分離式條狀管理，管理理念是簡單的頭疼醫(yī)頭，管理方法落后。新的機構(gòu)組成模式由專業(yè)技術(shù)參謀部門進行管理科學調(diào)度，使用了新型管理科學調(diào)度技術(shù)，從管理智能化和優(yōu)化控制等方面，都要大大優(yōu)于過去的機構(gòu)組成模式，更適應(yīng)供水管網(wǎng)的現(xiàn)代化管理這一目標。

抑郁癥也叫抑郁障礙，為臨床常見疾病的一種，其主要臨床特征為顯著而持久的心境低落；發(fā)病后患者情緒消沉，可從悶悶不樂到悲痛欲絕，甚至悲觀厭世、企圖自殺，對患者健康、生活乃至生命安全都有著極大的影響。近年來，隨著人們生活壓力的增加、生活節(jié)奏的加快，該病的發(fā)生率也呈明顯上升趨勢［1-2］。臨床研究顯示［3］，抑郁癥患者多可見特定腦補結(jié)構(gòu)域功能異?，F(xiàn)象。本研究對單相抑郁癥患者各腦葉CT值的改變情況進行了分析，報告如下。

三、管網(wǎng)管理科學調(diào)度技術(shù)

主要基礎(chǔ)技術(shù)包括計算機技術(shù)（Computer）、通訊技術(shù)（Communication）、控制技術(shù)（Control）和傳感技術(shù)（Sensor），簡稱3C+S技術(shù)。在現(xiàn)有GIS系統(tǒng)上，實現(xiàn)供水管網(wǎng)運行狀態(tài)集中、全面和實時檢測的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，采取智能化和優(yōu)化控制理論和方法，制定實時和高效的調(diào)度決策方案，下達正確的調(diào)度指令，實現(xiàn)供水管網(wǎng)現(xiàn)代化管理的目標。

（一）科學調(diào)度的主要內(nèi)容

1.水壓調(diào)度

在保證用戶水壓要求的前提下，盡量降低管網(wǎng)水壓，節(jié)約供水成本。其次給水系統(tǒng)和水處理系統(tǒng)同樣存在水壓調(diào)度和節(jié)能問題。

2.水質(zhì)調(diào)度

為保證管網(wǎng)供水水質(zhì)符合國家有關(guān)規(guī)范和標準，我們必須對管網(wǎng)中水質(zhì)變化過程進行監(jiān)控和分析，優(yōu)化水處理的操作過程和合理地調(diào)度管網(wǎng)中的流量分配，適時地對儲水設(shè)施和管網(wǎng)進行沖洗、排放和消毒，以防止管網(wǎng)中的水質(zhì)污染和水質(zhì)惡化。

3.應(yīng)急調(diào)度

科學調(diào)度不僅僅適用于日常的生產(chǎn)調(diào)度中，還要對生產(chǎn)的緊急事件進行及時處理，具備快速響應(yīng)和故障處理方案，降低事故損失。對供水系統(tǒng)的各種緊急事件快速分析，采取合理的措施，盡量保證供水，并能預(yù)防供水系統(tǒng)事故的發(fā)生，這才是科學調(diào)度的應(yīng)急調(diào)度。

（二）科學調(diào)度的優(yōu)化決策計算方法

微觀數(shù)學模型法是將管網(wǎng)系統(tǒng)中盡量與實際接近各管段和節(jié)點納入決策計算，通過管網(wǎng)系統(tǒng)水力分析，求解滿足管網(wǎng)水力條件和用水要求的最經(jīng)濟壓力分布，優(yōu)選最適合的管網(wǎng)運行調(diào)控方案的運行模式。目前我集團GIS系統(tǒng)就是采用的該數(shù)學模型。供水管網(wǎng)科學調(diào)度優(yōu)化決策的數(shù)學方法一般由用水量預(yù)測和泵站優(yōu)化組合運行方案決策兩個階段構(gòu)成。

1.用水量預(yù)測

統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明，供水管網(wǎng)用水量具有根據(jù)時間進行周期性變化的規(guī)律。根據(jù)歷史用水量，運用數(shù)學統(tǒng)計方法可進行用水量的預(yù)測，常用的方法有線形回歸分析、卡兒曼濾波、灰色系統(tǒng)模型等方法。其中有線形回歸分析法比較簡單，具有很好的實用性能。下面是一個日預(yù)測用水量的線形回歸模型：

Qd=QA（1+B1△T+B2W+B3V）（m3/d）；Qd為預(yù)測日用水量（m3/d）；QA為過去若干日（15～30d為宜）平均用水量（m3/d）；△T為預(yù)測日最高氣溫對于過去若干日最高氣溫平均值的增量（℃）；W為天氣變化因數(shù)，晴天W=0，陰天W=-1，雨天W=-2；V為假日因數(shù)，非假日V=0，假日 V=-1～-2；B1，B2，B3為線形回歸系數(shù)，可采用最小二乘法求得，大多數(shù)在0.8以上。

2.泵站優(yōu)化組合運行方案決策

供水管網(wǎng)運行成本主要分為兩個方面：水廠制水成本和泵站運行電費。供水管網(wǎng)運行成本費用的科學調(diào)度模型可用下面這個公式表示：

CW=CS+CP

式中：CW表示供水管網(wǎng)運行成本費用；CS表示水廠制水成本，是管網(wǎng)中全部水廠制水成本之和；CP表示泵站運行電費，是管網(wǎng)中全部泵站運行電費之和。

根據(jù)日用水量的預(yù)測，可調(diào)控水廠制水量和泵站運行，真正作到有目的性地主動調(diào)控供水管網(wǎng)運行，起到節(jié)省運行成本最大作用。

四、主動管理

由公司管網(wǎng)運行現(xiàn)狀而言，從水壓均衡、節(jié)點服務(wù)水頭基本符合需求方面評述尚好，這也是傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)運行調(diào)度的主要目標。但是從管網(wǎng)中對老管段的特殊照料、對水滯留等等問題過去重視是不夠的，給管網(wǎng)優(yōu)化運行及管網(wǎng)水質(zhì)的改善帶來不少麻煩，造成暴管率太高，漏耗居高不下，因此主動對管網(wǎng)的運行狀態(tài)進行分析、主動調(diào)控管理是必要的。

（一）主動管理的策略

1.信息掌握清晰

通過GIS系統(tǒng)的開發(fā)，建立好管網(wǎng)的運行模型，應(yīng)做到圖、屬性、現(xiàn)狀三相符；有獨立的管道敷設(shè)、拆除、添改的逐年臺賬，與GIS管網(wǎng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀資料有機的結(jié)合，可以追查管網(wǎng)歷年的變遷情況，有利于管網(wǎng)的維修管理；掌握管段的漏失率及內(nèi)阻率；掌握管段運行負荷、節(jié)點自由水頭及管網(wǎng)的高、低壓區(qū)；了解管網(wǎng)中水質(zhì)變化情況；了解用水戶的相關(guān)資料；掌握管道相近平行及立交的其它管線情況。

2.服務(wù)對象明確

緊緊配合好政府的統(tǒng)一部署，以最佳的方式為用水戶服好務(wù)。

3.管理主動有序

對管道及附屬設(shè)施進行主動、有序、分包的巡查管理、閥門管理、檢漏管理、搶爆及維修管理、水表管理、抄表收費管理。

（二）主動管理的實施建議

想對供水管網(wǎng)管理實施主動管理，需要對我們先行的管理方式作出改進。具體表現(xiàn)在下面兩個方面：

管線部門機構(gòu)改革的具體建議

針對管網(wǎng)主動的管理，組織結(jié)構(gòu)應(yīng)改為三個部門，一是技術(shù)參謀部門；二是生產(chǎn)調(diào)度中心；三是運行管理部門。（1）分析、擬定措施。通常屬管網(wǎng)運行模型的維護部門的職能，是企業(yè)技術(shù)參謀部門的日常工作。（2）布調(diào)控令。通常屬企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度中心的職能。（3）執(zhí)行調(diào)控令。通常屬管網(wǎng)運行管理部門的職能（將巡線、查漏和管網(wǎng)工程管理合并為一個執(zhí)行部門）。

（三）使用管網(wǎng)管理科學調(diào)度技術(shù)建議

針對管網(wǎng)主動的管理，管理技術(shù)應(yīng)不斷地提高和改進，正確使用最新的管理科學調(diào)度技術(shù)，實現(xiàn)供水管網(wǎng)現(xiàn)代化管理的目標。建議管理模式為：選擇樹狀集中式管理模式，即通過現(xiàn)有的GIS系統(tǒng)，由技術(shù)參謀部門在實現(xiàn)供水管網(wǎng)運行狀態(tài)集中、全面和實時檢測的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，采取科學調(diào)度的優(yōu)化決策計算方法，制定實時和高效的調(diào)度決策方案，選擇正確地管理方法，最大程度地實現(xiàn)資源的合理應(yīng)用。