智慧水务城市供水科学管理模式探索[1]——《城镇供水管网模型建设技术导则》解读

文/舒诗湖

智慧水务城市供水科学管理模式探索[1]
——《城镇供水管网模型建设技术导则》解读

文/舒诗湖

为进一步提升城市供水管理水平，本文对DB31/T 800-2014《城镇供水管网模型建设技术导则》上海市地方标准的制定和关键点进行了解读，并提出了修订相关国家标准的建议。

供水管网 微观模型 技术导则

从上世纪90年代以来，供水管网计算机模型建设与应用已取得较大进展，北京、上海、天津、深圳和广州等大城市均建设了管网微观模型，在供水规划、状态评估、运行调度和水质模拟方面得到初步应用，在北京奥运会、上海世博会和广州亚运会等大型盛会的供水安全保障中发挥了重要作用。但，由于管网模型建设与运行维护技术要求高、投资大以及缺乏相关技术标准等问题，在中小城市还未普及。

一、城市供水管网信息化发展现状

随着城市经济的高速发展，市政供水管网不断扩张。上海市“智慧城市”和上海市水务局“智慧水务”示范工程的推进，对供水管网的信息化管理提出了更高的要求。2000年以后，中心城区原上水市北、上水市南、上水闵行和浦东威立雅及郊区上水奉贤公司陆续建设了供水管网水力模型，上海市供水调度监测中心整合了中心城区四家水司的管网模型，形成了中心城区一张网的大管网模型，在供水规划、调度、改扩建和日常运行维护中发挥了积极的作用。由于在前几年国内外都没有供水管网微观模型建设与运行维护技术标准可依，建设部行业标准CJJ 207-2013《城镇供水管网运行、维护及安全技术规程（附条文说明）》中虽有一个章节提出了管网模型总体要求，但无法满足城区和郊区不同规模，不同管理水平供水管网微观模型运行维护的需求。为提高城镇供水管网科学管理的水平，使之成为智慧城市智慧水务一道靓丽的风景线，科学制订、有效实施与上海国际化大都市协调发展相适应、具有时代特征和上海特色的供水管网模型建设技术导则是非常有必要的。为了使供水管网模拟技术进一步推广应用，提高城镇供水信息化水平，提出制订相关技术标准是非常必要、及时的。

二、标准研制

2013年2月起，由城市水资源开发利用（南方）国家工程研究中心、上海市供水管理处共同提出的，城市水资源开发利用（南方）国家工程研究中心、上海市供水管理处、同济大学环境科学与工程学院、上海三高计算机中心股份有限公司等10家单位共同起草的DB31/T 800-2014《城镇供水管网模型建设技术导则》上海市地方标准，历经一年多的反复研究讨论、征询意见、修改等程序，于2014年8月发布，2014年12月1日起实施。

DB31/T 800-2014基于GB 50788-2012《城镇给水排水技术规范（附条文说明）》、CJJ 207-2013标准和对国内主要水司管网模型建设运行维护情况、国内外管网模型技术资料的调研基础上，规定了技术要求应符合国家有关强制性标准，并与现行有关标准相协调。同时，结合上海市供水管网模型的使用条件和建设国际大都市的要求，对城市供水管网模型的技术要求，提出了可量化的指标。使标准具有前瞻性、指导性、科学性、实用性和可操作性，希望上海供水管网模型建设与运行维护能向高质量、高水平方向发展。

三、标准关键内容解读

1. 标准适用范围

DB31/T 800-2014标准适用于城镇供水管网微观模型建设和运行维护的供水单位，也适用于从事供水管观模型建设和应用的规划设计单位、咨询公司和政府监管部门。供水单位是管网模型建设的主体，承担模型建设与运行维护的主要任务；规划设计单位一般只建立粗略的模型，进行管网规划设计相关应用，一般不需进行模型校核和数据更新维护；咨询公司一般帮助供水单位进行管网模型建设与运行维护，或为供水单位提供管网模型相关解决方案，本身并无建模的需求；相关政府监管部门也有管网建模的需求，如上海市供水调度监测中心，整合中心城区4家市属自来水公司的管网模型，开展一网调度的模拟应用。该标准不适用于管网宏观模型和物理模型的建设与运行维护。

2. 总则

该标准除了对宏观模型、微观模型、水力模型、水质模型、动态模型、静态模型、模型校核等关键术语进行了定义外，还对后续各章中对于管网建模的基础条件、建模方案、一般步骤、数据安全和更新维护等进行了总体规定。

供水管网信息化系统主要包括地理信息系统（GIS）、数据采集与监控系统（SCADA）、营业收费、客服热线和模型系统等。其中，GIS、SCADA和营业收费系统等是建立管网模型系统的基础，而收集、制作准确的管道竣工图文资料是建立管网GIS的基础，供水单位应做好建设规划，明确建设顺序。

供水单位还须建立管网模型更新维护工作机制，制定工作计划，主动进行数据更新维护和模型校核；制定管网模型更新维护计划，主动对数据进行更新，不要等到模型失效后才被动去更新维护；因数据更新维护涉及多个部门，须建立工作机制，明确职责与分工。

3. 模型分级

供水单位根据信息化基础条件和应用需求，应遵循先易后难的原则，循序渐进地建设管网模型；应用层次主要包括规划设计、状态评估与运行调度、水质模拟等，不同简化程度（最小管径）的管网模型应满足不同层面的应用需求。针对不同的数据基础和应用需求，建立不同简化程度、不同精度等级的管网模型。有条件的可一步到位建设一个高精度的模型，可同时满足规划设计、状态评估、运行调度和水质模拟等应用需求。

4. 水量分配

节点需水量分配应符合实际，有计量的用户用水量数据是水量分配的基础。对于无计量的漏损等水量，可采用优化程序，在一定取值范围内进行自动分配。由于根据模拟结果与监测数据匹配情况，对全部用水量进行自动分配方法是纯数学上的优化，脱离实际，会导致自动分配的用水量与实际用水量差别很大，模拟结果不可信。当模型用于规划设计时，可依靠建模软件相关功能完成规划，新建管网全部水量自动分配。当模型用于供水管网状态评估、运行调度和水质模拟时，不宜对全部用水量完全自动分配；对于依靠建模软件功能完成的水量自动分配结果，应根据营业收费、流量压力监测等数据资料通过人工校核的方式检验水量分配的合理性。

5. 模型校核

静态管网水力模型精度要求应满足CJJ 207的相关规定，该标准对管网模型精度要求如下：

管网节点压力模拟计算结果与压力监测点数据误差：90%压力监测点平均误差应小于20 kPa；管网管段流量模拟计算结果与管段流量监测点数据误差：90%流量监测点平均误差应小于10%。

不同用途动态模型的精度要求是不同的，针对管网状态评估和运行调度的管网模型，DB31/T 800-2014提高了对压力计算精度的要求，适当降低了管道流量计算精度的要求，而针对水质模拟的管网模型，进一步提高了压力和流量的计算精度，并提出了水质计算的精度要求。

四、建 议

新修订的GB 50014-2014《室外排水设计规范（附条文说明）（2014年版）》把排水管网模型写入条文，提出应采用数学模型法计算雨水设计流量，提倡较大汇水范围运用计算机模拟，此举极大地推动了设计院采用排水管网模型进行相关设计工作。为了推动供水管网模型的推广应用，建议修订GB 50013-2006《室外给水设计规范》，明确给水管网规划设计应采用模型进行多工况多方案模拟，通过技术经济比较后，得出最终的供水方案。同时，建议排水管网模型建设与运行维护也专门制定技术标准，以便更好地应用GB 50014-2014中排水管网模型相关条文。

愿DB31/T 800-2014的发布对进一步提高城镇供水信息化和智能化水平，规范模型数据录入、参数测定、精度评估、更新维护和模型应用，为城市供水科学管理提供依据等方面起到推动作用。当供水行业执行本技术导则，将会有利于推动城市供水信息化的技术进步、生产指导和市场行为的规范。

[1] 舒诗湖,赵明,何文杰,等.供水管网水力、水质模型校核标准探讨[J].中国给水排水.2008,24(18)：104-106.

In order to further enhance the level of urban water management, the paper elaborates the preparation and key contents of Shanghai local standard DB31/ T 800-2014“Technical Guidelines for Model Construction of Urban Water Supply Network”, and proposes recommendations to revise the relevant national standard.

Water supply networks; Microscopic model; Technical guidelines

（作者单位：城市水资源开发利用（南方）国家工程研究中心）

注:[1]资助课题:上海市科委技术标准专项课题（14DZ0503402）；国家水体污染控制与治理重大科技专项（2012ZX07403-002）；上海市科委技术带头人课题（15XD152100）。