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城乡供水一体化水源工程与给排水管网优化技术研究

作者:刘永帅 来源:中国商业股份制企业经济联合会科教成果转化专业委员会 浏览: 次

1 项目全任务完成情况汇总

1.1 水源工程优化方案落地验证情况

多水源联合调度方案已按优化设计完成试点区域全流程落地改造,连通管线与调控设施均按设计标准完成施工调试,分层级供给架构已正式投入常态化运行,分级管控措施已对接试点区域现有管护机制落地执行,调度规则已嵌入联动运维平台实现自动触发调整,无需人工手动切换即可完成日常供给适配。试点区域运行期间经历多轮用水需求波动,供水体系整体运行状态稳定,未出现阶段性供给缺口或水质异常波动。对照开题阶段预设的水源工程核心目标开展核验,优化后水源体系抗风险等级完全符合现行城乡供水安全规范要求,可自主应对常规突发供水缺口,极端状况下应急响应准备时间达到设计要求,全年常态供水保证率与特殊枯水时段供水保证率均稳定满足预设标准,完全覆盖试点区域连片发展带来的新增用水需求,原有分散水源布局产生的阶段性供水缺口问题已彻底消除,水源工程安全稳定的全部预设目标均已达成。

1.2 管网优化方案落地验证情况

管网优化方案已按照轻量化调整后的设计思路完成试点区域全流程落地改造,改造过程严格贴合现有管线布局实施局部微调整,未开展大范围开挖作业,仅针对存在明显错配的节点完成局部更换与管径适配调整,分区计量点位均按优化设计完成布设调试,划定的独立计量分区已投入常态化运行,漏损管控逻辑已嵌入联动运维平台实现自动核算与异常提示。改造完成后试点区域已连续开展多周期运行监测,各项运行参数稳定保持在合理区间,未出现改造后衔接不畅或局部运行异常问题。对照开题阶段预设的管网运行效能核心目标开展核验,优化后整体漏损水平完全满足现行城乡供水规范要求,消除了原有老旧管网拼接布局带来的不合理漏损问题,全域供水水压稳定控制在预设合理区间,局部水压过高或过低的异常状况已彻底消除,管网运行效能优化的全部预设目标均已达成。

1.3 联动运维平台上线运行情况

水源与管网联动管控平台已按照设计要求完成全流程部署调试,正式上线进入常态化运行阶段,所有功能模块均对接试点区域实际管护机制落地运行,数据对接链路保持稳定通畅,无需人工干预即可自动完成异构数据标准化转换与实时同步汇聚,不同管护主体可按需获取对应权限的监测数据与处置指引。平台预设的异常工况联动响应规则运行顺畅,触发逻辑清晰准确,可自动推送适配基层操作能力的处置提示,未出现功能卡顿或响应错位问题。对照开题阶段设定的技术落地适配性目标开展核验,平台完全符合适配基层现有管护架构的要求,无需重构原有管护体系即可正常运行,运维协同管控体系的全部预设目标均已达成。

2 项目核心产出成果梳理

2.1 技术导则类成果

本导则围绕城乡连片供水区域的工程优化场景,从前期调研、方案设计、现场施工、运行调试到验收交付全流程梳理标准化操作要求,明确不同环节的技术执行口径与质量判定标准。针对水源工程优化环节,明确多水源功能定位划分、连通体系布局、分级管控范围划定的操作逻辑,统一调度规则设置的技术要求,规避不同设计主体因操作口径差异产生的方案偏差。针对管网拓扑优化环节,明确既有管网信息核验、错配节点识别、分区范围划定、监测点位布设的操作步骤,统一轻量化改造的判定规则,明确改造范围划定的约束条件与调整标准。针对联动运维体系搭建环节,明确异构数据标准化转换、接口对接、功能调试、操作适配的操作要求,统一基层管护场景下的功能简化标准,确保所有技术环节的执行都有清晰规范可依,降低基层技术应用的门槛,保障优化方案落地质量的一致性,避免因操作不规范导致优化效果打折扣。

2.2 专利与软著类成果

项目研发过程中,围绕水源与管网协同优化的核心技术需求,同步推进知识产权布局,完成多项符合专利申报要求的技术创新成果整理,针对多水源联动调度的适配结构、老旧管网分区计量的便捷布设装置提交了实用新型专利申请,相关成果聚焦基层供水改造场景的实际操作需求,解决了现有技术在村镇分散拼接供水体系中适配性不足的问题,优化了现场改造的安装与调整流程,具备明确的实用价值与技术创新性。针对本次研究搭建的城乡供水一体化水源管网联动管控系统,完成了软件著作权的登记申请,系统功能覆盖本研究提出的全部协同管控需求,适配基层管护的操作逻辑,具备独立运行能力,所有知识产权成果均为项目研发过程中自主产出,归属清晰,核心技术内容未与现有知识产权形成冲突,完整覆盖了本研究提出的核心技术模块,为后续技术成果的推广应用提供了知识产权层面的清晰保障。

2.3 试点示范类成果

试点区域经过全套优化方案改造后,各项供水指标已稳定维持在预设标准区间,实际运行状态完全符合研究设计的优化预期,整体供水效能提升效果清晰可感。改造全过程严格遵循轻量化适配思路,未对村镇原有生产生活秩序造成明显干扰,改造成本控制在基层可承受的合理范围内,未超出试点区域预先设定的改造预算。优化后的供水体系可直接对接现有基层管护机制落地运行,不需要重构原有管理架构,也不需要额外配置专业技术人员即可维持稳定运行,整体适配性完全满足研究设定的推广要求,为同类村镇供水改造提供了可直接参考借鉴的落地路径,也为技术成果的跨区域推广积累了完整的实操经验。

3 项目核心创新点总结

3.1 多水源跨村镇协同调度技术优化点

打破原有分散水源独立调度、仅覆盖单一村镇片区的固有逻辑,围绕城乡连片发展形成的差异化供水需求,重新梳理不同类型水源的功能定位,构建分层级联动调度框架,让不同供给特性的水源相互补充适配,改变原有调度体系仅能满足静态固定需求的局限,形成覆盖日常常态运行与突发应急场景的双维度调度规则,能够自动匹配不同时段、不同片区的动态需求波动,避免单一水源承担超出承载能力的供给任务,也避免闲置水源的资源浪费,解决原有分散布局下供需匹配错位的核心问题。跳出传统全域统一调度的设计思路,保留不同村镇原有水源的基础利用框架,仅通过新增少量连通管线实现协同,不需要大规模重构现有水源体系,大幅降低改造投入,也更适配村镇连片区域分散建设的现有格局,让调度优化方案能够直接适配基层改造的实际约束条件。

3.2 低影响管网改造技术优化点

跳出传统城乡管网改造依赖大规模裁弯取直、层级重构的固有改造逻辑,不再沿用基于规模化连片供水场景设计的施工方案,转而以适配老旧村镇现有管线布局为核心,保留可正常运行的既有管线资源,仅针对严重拖累运行效能的错配节点做局部调整,通过管径适配修正原有不合理的流量分配,避免大拆大建带来的高额改造成本与大范围施工干扰。针对老旧村镇管网权属复杂、建设标准不统一的实际特征,优化改造范围划定规则,优先依托现有开放空间布设调整管线,避开民居密集区与核心公共活动区域,压缩施工体量,让优化改造能贴合基层村镇的预算承受能力与实际建设约束,解决了传统改造方案落地门槛过高、难以在基础薄弱的老旧村镇推广的痛点,填补了老旧村镇管网优化技术适配性不足的空白。

3.3 水源管网联动运维机制创新点

打破传统城乡供水体系中水源调度与管网运行分属不同管护主体、数据相互割裂的信息壁垒,改变以往两类数据分库存储、人工对接滞后的被动管控模式,围绕基层供水场景设计统一的数据标准化转换规则,适配不同来源异构数据的对接需求,无需重构原有管护主体的数据采集体系即可完成数据实时同步汇聚,保留原有管护分工的基础上搭建起跨模块的联动响应逻辑。针对不同层级的异常工况预设清晰的协同处置流程,面向基层管护人员简化功能输出界面,让管控需求直接对接操作环节,不需要额外增加基层管护负担即可实现协同管控,解决了以往供需匹配调整滞后、异常处置响应缓慢的问题,适配现有基层管护架构直接落地。

4 项目效益核算与推广价值说明

4.1 经济与社会效益实测核算

改造完成后,试点区域供水体系运行状态持续稳定,依托优化方案的落地调整,供水系统整体运行成本得到有效控制,原有不合理运维投入得到明显压缩,原本用于全域人工排查漏损、应急处置突发缺口的投入大幅缩减,改造投入可在合理周期内通过节水收益与成本节约完成回收,整体投入产出比符合基层改造的预期要求,不会为地方财政增添额外长期负担。水资源利用效率得到切实提升,无效水资源浪费得到有效遏制,原本因漏损损失的水资源可重新转化为有效供给,覆盖更多新增用水需求,提升了区域水资源的整体利用价值。

供水服务稳定性得到显著改善,基层群众无需再应对阶段性停水、水压不足等问题,饮水安全保障水平得到切实提升,直接改善了基层群众的生活质量,减少了因供水问题产生的民生诉求,拉近了公共服务与群众需求的匹配距离,推动城乡供水服务均等化落到实处,为城乡衔接区域的连片发展提供了稳定的供水支撑,保障了区域产业发展与民生改善的供水需求,为后续城乡一体化发展推进筑牢了供水保障基础,实际价值得到试点区域管护单位与群众的一致认可。

4.2 不同场景适配推广说明

本项目技术体系为模块化可调整设计,所有核心模块均可根据不同村镇场景的自然禀赋与建设基础灵活调整参数,适配不同地形条件下的供水改造需求,不需要针对特定场景重新开展全套设计,可快速完成适配调整形成可落地的优化方案。针对平原连片村镇场景,可直接采用完整的多水源连通与分区计量优化方案,依托连片布局的天然优势,最大化发挥协同调度与漏损管控的效能,直接适配平原区域村镇连片扩张带来的供水需求增长,可直接按照本项目形成的技术导则推进落地,仅需根据当地水源分布调整连通管线走向即可。针对丘陵山区分散村镇场景,可弱化大范围连通调度的设计权重,保留核心的分级管控与轻量化管网优化模块,适配分散布局的供水现状,依托模块化调整保留核心优化效能,同时控制改造投入与施工难度,满足偏远分散区域的提质需求。本研究形成的技术框架可覆盖多数具备城乡供水一体化改造需求的村镇区域,仅需调整模块参数即可适配不同场景,整体可复制性强,推广门槛较低,能够为不同条件的基层供水改造提供稳定的技术支撑。

5 项目研究反思与后续展望

5.1 项目执行过程经验复盘

项目执行全周期推进过程中,技术落地的核心要诀始终是贴合应用场景做针对性调整,不能直接套用成熟领域的通用方案。城乡供水优化领域的通用技术多围绕规模化城市场景设计,直接平移到村镇场景必然会出现适配性偏差,只有全程锚定基层改造的实际约束条件,保留既有设施的可用价值,控制改造体量与成本,才能让技术方案真正落地,而非停留在模拟层面。技术设计环节必须提前预留调整弹性,不能追求一步到位的完美方案,要给现场实施阶段的适配调整留出空间,才能应对基层设施普遍存在的非标准化特征。

跨部门协同的核心在于明确各主体的权责边界,保留原有协作框架的基础上搭建新增对接链路,不需要重构原有协同体系。基层供水领域的管护分工已经形成稳定格局,强行调整分工反而会引发衔接混乱,只需要针对协同管控需求搭建统一的数据对接渠道,明确不同环节的响应责任,就能实现高效联动,不会额外增加各参与主体的工作负担。研究推进过程中需要主动对接属地主体的实际需求,不能只站在技术研究视角推进任务,要充分吸纳一线实操人员的经验判断,才能提前发现潜在的落地障碍,避免后续出现大范围调整。

5.2 后续深化研究方向规划

围绕极端干旱工况,可进一步深化多水源协同调度的弹性空间优化,现有调度规则主要适配常规来水波动,未充分考虑极端持续缺水场景下的优先级分配逻辑,后续可聚焦极端干旱情境下不同用水主体的需求分级,优化调度规则的动态调整机制,拓展现有技术体系应对长周期缺水风险的适配能力。针对低温冻害工况,可深化管网布局与运行防护的技术优化,现有优化方案未充分考虑极端低温对老旧管线的冻胀破坏影响,后续可聚焦冻害风险区的管网布局调整与防护策略优化,明确不同风险等级区域的管线防护适配方案,拓展技术体系应对极端低温灾害的韧性。同时,可进一步拓展模块化技术体系的自适应调整能力,优化不同模块的参数自动适配逻辑,让技术方案可更快速匹配更复杂的差异化场景,进一步降低推广应用的技术门槛,延伸本研究成果的应用边界与实用价值。

6 结语

本项目从城乡供水一体化的实际改造需求出发,全程锚定村镇连片区域的供水特征推进全流程研究,避开了城市成熟技术直接套用的误区,完成了开题阶段设定的全部研究任务,达成了所有预设核心目标,形成了适配基层场景的可落地技术体系,明确了贴合基层改造约束的优化路径。研究过程完整梳理了从立项设计到落地实施的全环节经验,厘清了基层供水改造的核心痛点与解决思路,为同类改造项目提供了可参考的推进逻辑。现有成果仍存在可拓展深化的空间,后续可围绕特殊极端工况继续完善优化,进一步提升技术体系的适配韧性与应用范围,为城乡供水一体化建设提供更坚实的技术支撑。