節(jié)水型高校建設(shè)研究——以南方科技大學(xué)為例

馬 兵

節(jié)水型高校建設(shè)研究——以南方科技大學(xué)為例

馬 兵

[南方科技大學(xué)]

根據(jù)國(guó)家水利部、國(guó)家教育部、國(guó)家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局等相關(guān)部門文件要求，各地高校要因地制宜，在高校層面率先節(jié)水控水，起到典型示范作用，以帶動(dòng)社會(huì)共同節(jié)水。文章通過(guò)分析總結(jié)南方科技大學(xué)節(jié)水型高校建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，提出“雙碳”背景下高校節(jié)水工作的可行性措施，包括用水管理及節(jié)水規(guī)劃、節(jié)水宣傳、搭建節(jié)水監(jiān)管系統(tǒng)平臺(tái)、水平衡測(cè)試、終端節(jié)水器具改造、地下管網(wǎng)漏損檢測(cè)、非常規(guī)水源利用等，以期為其他高校節(jié)水工作的推進(jìn)提供參考。

節(jié)水型高校；雙碳；可行性措施；非常規(guī)水源利用

一、引言

水是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在全球氣候變化和人類活動(dòng)的影響下，水資源的供給日益緊張，對(duì)人類的生產(chǎn)和生活造成了一定影響。在我國(guó)，部分城市供水資源短缺，地下水資源污染嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的蓬勃發(fā)展。高校作為社會(huì)主要用水單元，具有用水總量大，用水負(fù)荷集中的特點(diǎn)，高效節(jié)水也是實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)水目標(biāo)的重要組成部分。但與國(guó)家節(jié)水行動(dòng)戰(zhàn)略要求相比，高校節(jié)水工作還存在一定差距，需要對(duì)高校用水展開分析，進(jìn)行科學(xué)的節(jié)水改造工作，這對(duì)于促進(jìn)高?？沙掷m(xù)發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)節(jié)水事業(yè)穩(wěn)步前進(jìn)，具有重要意義。

2019年4月，發(fā)展改革委、水利部聯(lián)合印發(fā)《國(guó)家節(jié)水行動(dòng)方案》（發(fā)改環(huán)資規(guī)〔2019〕695 號(hào)），要求深入開展公共領(lǐng)域節(jié)水，并提出到2022年，建成一批具有典型示范意義的節(jié)水型高校。2020年8月，國(guó)家水利部發(fā)布《水利部辦公廳關(guān)于開展2020年高校節(jié)約用水有關(guān)工作的通知》，強(qiáng)調(diào)各級(jí)水行政主管部門要結(jié)合實(shí)際，采取有效措施，推進(jìn)節(jié)水型高校建設(shè)。2022年5月，廣東省水利廳、教育廳、能源局聯(lián)合印發(fā)《廣東省節(jié)水型高校建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃（2022—2024年）》，提出到2024年底，廣東省級(jí)節(jié)水型高校建設(shè)比例不低于50%，其中大灣區(qū)內(nèi)地九市不低于60%。

受諸多因素影響，國(guó)內(nèi)外對(duì)高校用水與節(jié)水情況的研究存在很大差異。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)者主要通過(guò)EPANET等管網(wǎng)水力模擬軟件，建立管網(wǎng)數(shù)字化模型，通過(guò)分析管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)等，發(fā)掘潛在問(wèn)題，提出優(yōu)化方案。如Babar[1]建立了費(fèi)薩爾巴德某區(qū) EPANET模型，設(shè)計(jì)出該區(qū)域供水系統(tǒng)改造方案，降低了該區(qū)域用水成本。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有針對(duì)高校用水與節(jié)水的研究中主要是針對(duì)某個(gè)具體實(shí)例的經(jīng)驗(yàn)分享，張炎[2]舉例國(guó)外康奈爾大學(xué)和國(guó)內(nèi)同濟(jì)大學(xué)等8所高校的水電節(jié)能改造項(xiàng)目，并分析了國(guó)內(nèi)某高校的節(jié)水改造項(xiàng)目。王瑛等[3]收集整理北京市35所高校的用水節(jié)水?dāng)?shù)據(jù)，建立了多種方法協(xié)同作用下的北京市高校行業(yè)用水評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

南方科技大學(xué)作為國(guó)家“雙一流”建設(shè)高校，“十四五”規(guī)劃期間，致力于實(shí)現(xiàn)國(guó)家“雙碳”目標(biāo)，以節(jié)水型校園建設(shè)為抓手，通過(guò)節(jié)水管理、技術(shù)改造及宣傳教育，搭建綜合能源管理平臺(tái)，分級(jí)計(jì)量、監(jiān)測(cè)水壓、水位，減少漏損，建設(shè)雨水回用系統(tǒng)，進(jìn)行水資源再利用，提升水資源利用效率等措施，取得了顯著的節(jié)水效果，并于2021年底順利通過(guò)節(jié)水型高校驗(yàn)收，成為廣東省第二批節(jié)水型高校。

二、改造前用水狀況分析

南方科技大學(xué)（簡(jiǎn)稱“南科大”）校園總占地面積194.38萬(wàn)m2，規(guī)劃總建筑面積為90多萬(wàn)m2，校內(nèi)現(xiàn)有綠化養(yǎng)護(hù)面積約105萬(wàn)m2，景觀湖水域面積約為1.5萬(wàn)m2。目前全年生活、教學(xué)、科研、綠化澆灌等用水量約130萬(wàn)m3，主要為市政管網(wǎng)供水，其中綠化澆灌、道路澆灑和人工湖補(bǔ)水用水量約35萬(wàn)m3。隨著學(xué)校二期建筑交付，用水量有逐年上升趨勢(shì)，需從以下幾個(gè)方面考慮節(jié)水。

（一）供水管網(wǎng)、終端設(shè)施老舊

校園一期供水網(wǎng)管道老化、閥門銹蝕、終端水頭老舊、日常用水過(guò)程中存在“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，個(gè)別漏水點(diǎn)隱藏在排水井周邊，水流順著排水井流失，不易察覺(jué)，造成校園節(jié)水成效不明顯、水資源浪費(fèi)，加重學(xué)校支出成本。

（二）人均用水量超定額，節(jié)水意識(shí)較差

據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算，2020年我校人均用水量為 238L/（人·d），略高于廣東省高校用水定額 219L/（人·d）。

表1為南方科技大學(xué)2019-2021年度用水總量情況表。通過(guò)分析該表年度計(jì)劃取水量及實(shí)際取水量數(shù)據(jù)可知，自2019年開始，南方科技大學(xué)年度用水量逐年上升，尤其在2021年，年度取水量上升高達(dá)40%。

表1 南方科技大學(xué)2019-2021年用水總量情況表

（三）計(jì)量器具缺損

供水管網(wǎng)不可避免存在物理漏損，漏量在空間分布、發(fā)生及持續(xù)時(shí)間上具有不確定性。漏損控制關(guān)鍵是主動(dòng)感知漏損的地點(diǎn)、時(shí)間及漏量，在管網(wǎng)管理上，探漏遵循RLP（感知、定位、定點(diǎn)）原則，應(yīng)用分區(qū)計(jì)量技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)，安裝水表及數(shù)據(jù)采集設(shè)備，采集水量和壓力等，通過(guò)水平衡法計(jì)算管網(wǎng)漏量。[4]

改造前學(xué)校二級(jí)計(jì)量缺失，三級(jí)計(jì)量?jī)H覆蓋生活區(qū)，科研實(shí)驗(yàn)區(qū)、教學(xué)區(qū)無(wú)計(jì)量表具；部分水表存在品牌型號(hào)不統(tǒng)一、系統(tǒng)不兼容、老化、計(jì)量不準(zhǔn)確等問(wèn)題。

（四）非常規(guī)水源利用率低

改造前，學(xué)校僅有兩路市政水源供水。學(xué)校中水系統(tǒng)、綠化噴灌、人工湖補(bǔ)水及道路清洗等主要依靠自來(lái)水，中水、雨水回收利用率低。貫穿校前區(qū)的人工景觀河流直接流入大沙河，無(wú)循環(huán)利用，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

（五）終端用水器具落后

終端用水器具是節(jié)水的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是校園節(jié)水的重點(diǎn)。Torrijos 等[5]發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單地更換節(jié)水水龍頭和調(diào)整其開啟度是降低用水量最經(jīng)濟(jì)有效的辦法。南科大一期建筑由于建造年限較早，已投入使用十幾年，終端用水器具多為非節(jié)水型器。部分區(qū)域仍在使用漏水及控制水流效果差的鑄鐵螺旋升降式水龍頭，部分馬桶存在過(guò)度需水情況。

三、建設(shè)節(jié)水型高校改造措施

“節(jié)水型高?！笔侵钙胀ǜ叩葘W(xué)校通過(guò)一些先進(jìn)而有效的措施，取得一定的節(jié)水效果。具體包括節(jié)水管理、節(jié)水技術(shù)應(yīng)用及有效的宣傳教育等措施。通過(guò)節(jié)水技改及節(jié)水管理，能夠有效促進(jìn)高校提升用水效率，引導(dǎo)教育師生樹立節(jié)水意識(shí)、養(yǎng)成節(jié)水習(xí)慣，示范和帶動(dòng)全社會(huì)參與節(jié)水。[6]

（一）用水管理及節(jié)水規(guī)劃

南方科技大學(xué)于2020年發(fā)布《關(guān)于成立節(jié)水主管部門的通知》，將節(jié)水型高校建設(shè)納入南方科技大學(xué)總體發(fā)展規(guī)劃，提出學(xué)校未來(lái)將加大節(jié)水管理的投入重點(diǎn)，加大技術(shù)改造、定期開展水平衡測(cè)試、減少供水管網(wǎng)漏失率、雨水回用等幾個(gè)方面對(duì)節(jié)水型高校建設(shè)作出詳細(xì)規(guī)劃，并依據(jù)崗位職責(zé)有計(jì)劃地分配和組織開展節(jié)水改造實(shí)施工作。

為加強(qiáng)學(xué)校用水管理，提高水的使用效率，學(xué)校制定了一系列用水管理制度，不斷完善用水管理體系，包括《節(jié)約用水管理制度》《節(jié)約用水懲獎(jiǎng)制度》《節(jié)約用水規(guī)劃》《用水計(jì)量管理制度》《供水管網(wǎng)設(shè)施設(shè)備日常巡檢維修制度》《節(jié)水工作會(huì)議制度》等相關(guān)的規(guī)章制度。

（二）節(jié)水宣傳

自成立節(jié)能節(jié)水領(lǐng)導(dǎo)管理小組以來(lái)，學(xué)校始終將節(jié)水宣傳教育作為推進(jìn)節(jié)約能源資源工作的重要抓手。在教育上，積極開展研討關(guān)于水資源的合理分配等相關(guān)研討會(huì)，利用校園網(wǎng)絡(luò)普及和宣傳節(jié)能知識(shí)，懸掛節(jié)能橫幅、張貼節(jié)水海報(bào)、電子顯示屏推送等形式積極進(jìn)行節(jié)水宣傳教育；在節(jié)水標(biāo)志上，開展節(jié)水宣傳大使海選活動(dòng)；并在用水場(chǎng)所、用水設(shè)施、器具旁邊粘貼有節(jié)水宣傳標(biāo)志或標(biāo)語(yǔ)。

（三）建設(shè)節(jié)水監(jiān)管平臺(tái)

對(duì)學(xué)校重點(diǎn)區(qū)域及各樓棟用水實(shí)現(xiàn)分級(jí)計(jì)量，建立節(jié)水系統(tǒng)管理平臺(tái)，對(duì)各樓棟用水流量、水壓在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)用水計(jì)量、監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)、報(bào)送、分析、預(yù)警等功能，見圖1。

圖1 南方科技大學(xué)節(jié)水系統(tǒng)管理平臺(tái)

對(duì)各用水單元實(shí)際用量的分類統(tǒng)計(jì)，根據(jù)各用水單元實(shí)際數(shù)量、規(guī)模和規(guī)律計(jì)算其基礎(chǔ)用水?dāng)?shù)據(jù)， 找出水量平衡關(guān)系和合理用水程度，挖掘科學(xué)節(jié)水潛力，找出管理的不足、并為改造措施提供支持；同時(shí)依據(jù)用水?dāng)?shù)據(jù)的分析進(jìn)行漏損探測(cè)及精確定位，從而實(shí)現(xiàn)減少和避免漏損發(fā)生；此外通過(guò)對(duì)各單元的用水?dāng)?shù)據(jù)分析，可對(duì)用水終端器具進(jìn)行更換優(yōu)化，以及對(duì)供水設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制管理。以智能化管理方式實(shí)現(xiàn)學(xué)校供水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（四）地下管網(wǎng)漏損檢測(cè)及水平衡測(cè)試

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)供水管網(wǎng)漏損率在15%左右。減少漏損是節(jié)水的前提，也是節(jié)水工作的重要內(nèi)容。

水平衡測(cè)試是指通過(guò)搜集供水系統(tǒng)總路及支路輸水量及用水量，統(tǒng)計(jì)、分析得出管道的漏損狀態(tài)。水平衡分析是用水單位對(duì)水資源進(jìn)行科學(xué)管理的第一步，是節(jié)水工作的基礎(chǔ)。通過(guò)建立基本的用水檔案，健全計(jì)量管理體系，以制定合理的用水方案，達(dá)到科學(xué)管理，提高用水水平。

按照CJJ92規(guī)定的漏損檢測(cè)周期和方法，定期對(duì)地下供水管網(wǎng)進(jìn)行漏損檢測(cè)，更換和維護(hù)老舊供水管網(wǎng)，并對(duì)供水管道進(jìn)行水平和測(cè)試，加強(qiáng)用水管理，減少管網(wǎng)漏損。

（五）終端器具改造

節(jié)水器具及設(shè)備，如水龍頭、便器等，數(shù)量多、分布廣、使用頻率高，性能對(duì)節(jié)水效果影響大，一個(gè)關(guān)不緊的水龍頭一個(gè)月可流掉1-6m3水，一個(gè)漏水便器一個(gè)月可流掉3-25m3水。

基于此，對(duì)全校范圍內(nèi)非節(jié)水型水嘴、潔具進(jìn)行改造替換，使用符合GB/T 31436要求的節(jié)水產(chǎn)品，節(jié)水效果明顯。

（六）建設(shè)管網(wǎng)水壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

建設(shè)校園內(nèi)供水管網(wǎng)壓力檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)由多參數(shù)采集終端及綜合監(jiān)管平臺(tái)組成。見圖2。對(duì)校園內(nèi)各供水主管、支管進(jìn)行實(shí)時(shí)壓力監(jiān)測(cè)，設(shè)定報(bào)警閾值，當(dāng)管道供水漏損、盜水、被破壞、壓力不足等情況發(fā)生時(shí)，通過(guò)智能終端采集管網(wǎng)壓力狀態(tài)，并上傳至綜合監(jiān)管平臺(tái)，通知值班人員快速處理，大程度減少水資源浪費(fèi)，降低巡檢成本，提升綜合管理水平。同時(shí)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)學(xué)校各泵房水箱液位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防止跑水。

圖2 南方科技大學(xué)水壓監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)

（七）非常規(guī)水源再利用

非常規(guī)水源再利用包括雨水回收、中水回收再利用等。

雨水收集回用系統(tǒng)是指將地表徑流或現(xiàn)存雨水通過(guò)合理的收集、儲(chǔ)存至雨水儲(chǔ)水池，經(jīng)自然沉淀、物理過(guò)濾和化學(xué)消毒后，用于綠化、沖廁、景觀補(bǔ)水、車輛沖洗等。

位于學(xué)校北部800米山坳的部九窩蓄水池及學(xué)校東北部長(zhǎng)嶺陂水庫(kù)，蓄水充盈，可作為非常規(guī)水源再利用。其中部九窩蓄水池水域面積約8萬(wàn)m3，蓄水量約50萬(wàn)m3，可調(diào)蓄水量約30萬(wàn)m3。與學(xué)校一山之隔長(zhǎng)嶺陂水庫(kù)，庫(kù)容1754萬(wàn)m3，地勢(shì)較高，以山為攔壩體，經(jīng)山體滲漏水量每年約16萬(wàn)m3。兩處水源經(jīng)學(xué)校北側(cè)山腳水道排入大沙河，通過(guò)水道改造，對(duì)流經(jīng)我校的非常規(guī)水截流再利用，補(bǔ)充我校人工湖及綠化灌溉。

雨水截流利用系統(tǒng)工作方式為：部九窩蓄水池溢流水經(jīng)地表徑流入學(xué)校北區(qū)山腳水道，通過(guò)截留管道引入學(xué)校綠化供水管網(wǎng)，再經(jīng)可拆卸過(guò)濾器簡(jiǎn)單過(guò)濾后進(jìn)入欣園綠化泵房，泵房水箱蓄水作為校北區(qū)綠化灌溉用水，溢流經(jīng)二線關(guān)路蓄水池流入人工湖。人工湖中流進(jìn)入臺(tái)州樓綠化泵房，作為校南區(qū)綠化灌溉用水。校北區(qū)山地雨水及水庫(kù)滲漏水直接經(jīng)校內(nèi)雨水管道補(bǔ)給人工湖，見圖3。

圖3 校園非常規(guī)水源供水系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

通過(guò)水源取樣檢測(cè)，兩處的水源水質(zhì)達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)，可作為景觀湖及綠化灌溉用水。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，豐水期，截流雨水流量91m3/h，枯水期，截流雨水流量36m3/h，全年截水量約35萬(wàn)m3。

四、節(jié)水效益分析

上述節(jié)水措施是節(jié)水型高校建設(shè)的重要組成部分，通過(guò)合理的組織、規(guī)劃、制度建設(shè)、節(jié)水宣傳、數(shù)字化監(jiān)測(cè)、管道改造等途徑，取得了良好的節(jié)水效果。

表2 2021年南方科技大學(xué)用水定額相關(guān)數(shù)據(jù)

備注：標(biāo)準(zhǔn)人數(shù)依據(jù)GB/T 32716 的計(jì)算方法：

根據(jù)上述計(jì)算方法，2021年度南科大標(biāo)準(zhǔn)人數(shù)人均用水量為212.85L/人/天，低于廣東省普通高校用水定額219L/人/天。

學(xué)校2021年實(shí)際總用水量為134.8萬(wàn)m3，年度計(jì)劃用水為148萬(wàn)m3，實(shí)際總用水量低于年度計(jì)劃用水總量。見表3。

表3 2021年實(shí)際用水量與計(jì)劃用水量對(duì)比

自創(chuàng)建節(jié)水型高校以來(lái)，通過(guò)節(jié)水及非常規(guī)水源利用并舉，年節(jié)水量約47萬(wàn)m3，每年可節(jié)約自來(lái)水費(fèi)用約215萬(wàn)元，同時(shí)降低校區(qū)內(nèi)生活供水及綠化景觀水體運(yùn)行維護(hù)成本，表明本文所提節(jié)水措施具有一定的正確性及有效性。同時(shí)，學(xué)校師生節(jié)水意識(shí)增強(qiáng)，在生活上養(yǎng)成了節(jié)約用水的習(xí)慣。

五、結(jié)論及展望

創(chuàng)建節(jié)水型高校，不僅取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，也帶來(lái)了良好的社會(huì)效益。

針對(duì)南方科技大學(xué)節(jié)水存在的問(wèn)題和困難，通過(guò)制定合理的管理措施引導(dǎo)師生合理用水，科學(xué)有效的工程改造措施及使用現(xiàn)行先進(jìn)的節(jié)水型器具達(dá)到技術(shù)節(jié)水。工程節(jié)水通過(guò)管道改造、數(shù)字化監(jiān)測(cè)及非常規(guī)水源截流再利用；管理措施節(jié)水通過(guò)健全管理制度及監(jiān)察機(jī)制，輔以有效的宣傳手段來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)水；節(jié)水器具方面，作為用水終端，節(jié)水型器具是建設(shè)節(jié)水型校園的重要載體，學(xué)校根據(jù)自身終端用水設(shè)施實(shí)際情況，選擇符合國(guó)家GBT31436-2015標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)水型器具，包括出水量在2—7.5升/分鐘的水龍頭、一次沖水量不大于5升/次的座便器、出水量不大于15升/分鐘的淋浴器等。

從建設(shè)節(jié)水監(jiān)管平臺(tái)、完善計(jì)量設(shè)施、使用新型節(jié)水型器具、到非常規(guī)水源再利用，南方科技大學(xué)不斷探索新型節(jié)水方式，因地制宜實(shí)現(xiàn)多手段結(jié)合，不僅實(shí)現(xiàn)了用水“節(jié)流”，更充分挖掘雨水資源，實(shí)現(xiàn)了用水“開源”。通過(guò)以上實(shí)踐，南方科技大學(xué)于2021年底順利通過(guò)節(jié)水型高校驗(yàn)收，成為廣東省第二批節(jié)水型高校，具有典型示范意義。

南方科技大學(xué)節(jié)水型高校建設(shè)雖取得了一定的成果，但未來(lái)還有很長(zhǎng)的路要走。

南科大作為科研型院校，實(shí)驗(yàn)室廢水排放量較大，且有逐年上升趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)室廢水成分復(fù)雜，包括有機(jī)廢水、無(wú)機(jī)廢水、溶劑廢水、重金屬?gòu)U水及其他廢水等。將實(shí)驗(yàn)室廢水分類收集、處理，再回收可作為中水利用。

同樣，校園生活廢水污染程度低，用水量大且集中，處理回用靈活，將生活廢水回收作為中水水源再利用，具有極大的經(jīng)濟(jì)效益。

除上述措施，后續(xù)應(yīng)加大節(jié)水器具及新型設(shè)備推廣，完善用水?dāng)?shù)字化管理平臺(tái)，完善節(jié)水管理制度、獎(jiǎng)懲機(jī)制、監(jiān)察機(jī)制，引進(jìn)其他節(jié)水示范工程，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。

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（責(zé)任編輯:趙鵬程）