智慧校园给排水工程规划研究

赵星明，王 萱，宋 芹

(山东农业大学 水利土木学院，山东 泰安 271018)

智慧校园给排水工程规划研究

赵星明，王 萱，宋 芹

(山东农业大学 水利土木学院，山东 泰安 271018)

智慧校园的给排水工程规划与设计应遵循智慧校园水务的理念，校园的给排水设施建成后，可以按照智慧校园水务的模式进行维护和运行管理。智慧校园水务是通过信息化技术方法获得、处理并公开校园水务信息，从而有效地管理校园的给水、直饮水、热水、污废雨水收集处理和再利用、景观用水等过程，是智慧校园主要的组成部分。在智慧节约型校园建设中，给排水工程占有很大比例。以智慧校园规划为目标，结合校园地下管网系统发展趋势阐述给排水工程建设的重要性，提出校园地下综合管廊的规划思想，探讨智慧化理念在给排水工程中的应用，重点针对水管网系统监控、管道直饮水系统、再生水利用、校园海绵体的雨水资源化等方面进行了研究，提出校园地下综合管廊和校园海绵体建设理念，说明智慧化理念在校园建设中将会得到更广泛应用。

智慧校园；综合管廊；给水管网；再生水；雨水

智慧校园的给排水工程规划与设计应遵循智慧校园水务的理念，当校园的给排水设施建成后，可以按照智慧校园水务的模式进行维护和运行管理。

智慧校园水务是通过信息化技术方法获得、处理并公开校园水务信息，从而有效地管理校园的给水、直饮水、热水、污废雨水收集处理和再利用、景观用水等过程，是智慧校园主要的组成部分。

实现智慧校园水务应采取的工程措施需采取BIM的设计理念，进行系统科学地规划、论证、研究、设计、模拟等。充分利用地下空间，建设校园二次供水系统、直饮水处理系统、热水供应系统、优质生活废水处理系统、雨水蓄水池、再生水调节池及提升供应系统等。建设校园地下综合管廊，科学合理布设智慧校园水务的所有管道以及供热、空调、通风、通信等管道。按生态校园的理念进行规划设计，充分利用天然降水，铺设海绵透水道路，用本地植物覆盖天然植被以吸收初降雨水，然后再收集优质雨水进行净化、存蓄、排放，可用于景观用水和草地灌溉，建设一个智慧型海绵校园。建筑物内实行污废分流，校园实行污废雨分流，充分利用校园的周边生态环境和土地资源，用人工湿地工艺对污废水进行预处理，再经过优质生活废水处理系统达到再生水回用的目的，可节省大量的自来水。

1 校园地下综合管廊

智慧校园的地下综合管廊是指在校园地下用于集中敷设给水、排水、电力、通信、热力等市政管线的公共隧道，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障校园运行的重要基础设施和“生命线”。

建设地下综合管廊可解决架空线网密集、路面频繁重复开挖、经常发生管线事故等问题，极大方便了给水、排水、电力、通信、热力等设施的维护和检修，降低了路面多次翻修的费用和工程管线的维修费用。保持了路面的完整性和各类管线的耐久性。便于各种管线的敷设、增减、维修和日常管理。由于共同沟内管线布置紧凑合理，有效利用了道路下的空间，拓展了校园地面面积。由于减少了道路的杆柱及各种管线的检查井、室等，有利于保障校园安全，优美了校园的景观。由于架空管线一起入地，减少架空线与绿化的矛盾，增加了校园的美化创意空间。

共同沟在发达国家已有一个多世纪的历史，其系统日趋完善并形成更大的规模。我国从2015年开始推进城市地下综合管廊的建设，颁布并实施了《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838-2015)，这将对我国综合管廊建设起到积极的推动作用。发改委、财政部等相关部门也给予专项资金补助，大力支持地下综合管廊建设。

地下综合管廊的建设是实现智慧校园的关键工程，广州大学城、北京师范大学沙河校区、华工华农两校、广西师范大学等高校都在建设校园综合管廊。

校园地下综合管廊通过建立地下管线综合管理信息系统进行管理工作，将信息系统与智慧校园管理系统、智慧校园水务有机结合。实现地下管线信息的资源共享，建立和完善地下管线管理与维护机制。

2 校园给水管网系统

校园的给水管网是一个庞大的网络系统，进行科学调度可在保证供水流量、压力和水质满足有关标准的条件下，尽量节省供水的能量、物质和人力资源消耗，降低供水成本，提高供水系统安全性能和运行管理水平。

2.1 给水管网调度系统的特点

给水管网调度系统是对校园的供水管网进行科学论证的基础上，优化设置压力、流量、水质等监测点，主要设置点为校园供水点、二次加压泵站和校园总进水管，由监测点的传感器采集信号，通过有线或无线网络、有线或无线通讯信道将监测数据传送到给水管网监控与调度中心，计算机对各监测点的数据进行分析，做出对给水管网运行情况进行合理调度的判断。通过建设校园的给水管网调度系统，可以合理地调配水资源的用量，掌控整个管网的水质情况，保证整个管网系统安全可靠，经济运行。

2.2 给水管网调度系统的功能

给水管网调度系统采用管网地理信息系统和数据库管理系统相结合的技术，运用计算机的运算和模拟能力，借助水质动态模拟软件，实现供水管网的运行调度管理。

2.2.1 给水管网实时监控系统

为了全面反映校园供水管网的压力、流量、漏损量，能够及时准确地掌握校园供水的瞬态变化，需进行科学研究，确定供水管网监测点的数量和位置，在监测点位置处设置压力计和流量计。对整个给水管网的长期监测，能够收集大量的数据，通过数据分析可了解不同时间、季节和时段供水区域的需水量的不同变化，为经济合理调度提供科学依据。在监测点上可以采用不同类型控制设备进行现场数据采集，采用远程通讯方式传送至中心调度室进行集中管理，并在模拟屏或计算机上实时显示、连续监测和自动记录，作为运行调度的决策依据。

对校园进行合理分区供水，根据不同分区的用水情况，可远程控制各个分区的供水，同时控制二次压力泵的运行台数。夜间可关闭教学区的供水，根绝跑冒滴漏造成的水浪费。

2.2.2 地理信息系统的实现

建立给水管网地理信息系统(GIS)是以校园地形图为背景，以供水管网的空间数据和属性数据为核心，利用计算机技术、地理信息系统技术、数据库技术、图象处理技术、多媒体技术，开发出适合实际需要的供水管网管理系统，实现管网基础资料的动态管理。提供管网监测数据的查询、统计以及各种报表输出等管理功能；实现管网水力分析，可提供事故工况的关阀处理措施，发生火灾时自动警示的功能等；实现给水管网数据的全面管理，建立科学的供水管网预测模型。

3 校园智能管道直饮水系统

直饮水供给系统是对原水进行深度净化处理，再通过由食品级的专用水管组成循环管网的方式输送到终端用户的系统工程。

在校园的地下空间按设计规模安装智能直饮水主机，生产制造出健康活性直饮水，然后经由恒压灭菌机通过封闭管网输送至宿舍、图书馆、教学楼、实验楼、体育场、娱乐场所等各饮水智能终端，用校园卡随取随饮。

在直饮水管道输送和分配系统上，科学合理设置监测点，及时准确地掌握直饮水的压力、流量、pH值和电导率等，控制直饮水管道系统的循环水量。在监测点上可以采用不同类型控制设备进行现场数据采集，采用远程通讯方式传送至中心调度室进行集中管理，并在模拟屏或计算机上实时显示、连续监测和自动记录，作为运行调度的决策依据。

4 校园智能热水系统

校园的热水系统主要用于公共浴室，在开放式高等教育的管理模式下，存着浴室洗澡长时间占用喷头、热水流失严重等浪费现象，因此除注重对使用者的行为管理和厉行节约的宣传教育，以及加强管理机制外，还应强化利用智能技术的应用方面进行节约型校园建设的细化改造。

浴室节水控制系统可采用非接触式IC卡作为消费载体，完成用水消费的自动化控制。该系统集成了智能识别、计算机和自动控制等高新技术成果。一般由射频卡、智能控水器、计量单元、阀门、系统管理平台等组成。学生持射频卡接近智能控水器的读卡区，智能控水器读取并识别卡片信息，即开阀取水。开阀后依据设定的计费标准计费，关闭阀门则计费停止。使用浴室节水控制系统可提高洗浴设施的使用率，洗浴环境得到了改善，有效解决水资源的浪费现象，节水效果明显，把节约型校园建设的真正落实到实处。

5 校园再生水利用系统

再生水是将生活废水处理后，其水质介于污水和自来水之间，但能满足一定的使用要求，在一定范围内使用的非饮用水，它的使用成本较低，实现水生态的良性循环，有助于改善生态环境。在校园内使用再生水，其水量集中、受季节和气候影响小，是一种稳定的水资源。再生水主要用于校园景观和绿地浇灌、道路与建筑冲洗、农田灌溉，也常做为“水景观”的环境用水，也可用于消防、空调和水冲厕等市政杂用。

高校由于其用水群体的特殊性，人口密度远高于普通居民住房，是用水和排水较集中的地方。校园用水集中在学生宿舍和教学楼，用水构成主要由教学、科研用水、宿舍生活用水和浴室用水四部分组成。其中，盥洗、洗浴和洗衣废水处理容易，成本低，处理后可用于冲厕、室内杂用及景观绿化用水，是主要的优质中水水源。在建设校园再生水利用系统时，可收集洗涤及盥洗废水、淋浴废水、教学区用水等，这类废水的主要污染物为COD、NH3-N、TP、阴离子洗涤剂(LAS)等，污染程度低且组分相对单一，属于易处理型污水。

通过对智慧校园的再生水利用可以提升有限水资源的供水效率，保障校园良好的生态环境，优化污水处理与再生水供水系统。再生水的利用需要建设一套完整的优质废水收集系统、水处理系统、水调节系统、再生水管道系统等，在线监测水质情况、管线瞬时水量和水压、调节水位和再生水管道的在线监控，以科学地解决水量平衡矛盾，保证水质达标，再生水管道安全运行。

6 校园海绵体

校园的开放空间面积大、绿地比例高，适合开展以绿色基础设施为主体的雨水控制利用系统的建设。海绵校园不是需要特别去选择一个区域来修建，每个区域从现在做起都可以体现“海绵”的优势，这就需要对建设用地、绿地、景观的储水设施作出科学合理的规划，打造一个校园水生态系统。海绵校园的关键要有“海绵体”，“海绵体”既包括河、湖、池塘、景观等水系，也包括绿地、花园、可渗透路面这样的城市配套设施。雨水通过这些“海绵体”下渗、滞蓄、净化、回用，最后剩余部分径流通过管网、泵站外排，从而可有效提高校园排水系统的标准。

7 结语

在校园的规划与设计过程中，运用了智慧化理念，与信息化技术和自动控制相结合，结合给排水工程发展新技术，进行了多学科的合作研究，形成一套较完整的智慧校园给排水工程规划与设计的新思路。智慧校园给排水工程的建设，是一项繁琐庞大的工程，涉及到给水、直饮水、热水、污废雨水收集处理和再利用、景观用水等各个方面，并提出了校园地下综合管廊和校园海绵体的建设理念。相信智慧化理念在校园建设中会得到更加广泛的应用，按照智慧校园水务的模式进行维护和运行管理也会更加高效、智慧、协调，给排水工程必将成为智慧校园主要的组成部分。

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Research on water supply and drainage planning of smart campus

ZHAO Xing-ming，WANG Xuan，SONG qin

(College of Hydraulic and Civil engineering,Shandong Agricultural University,Taian 271018,China)

Water supply and drainage planning and designing of Smart Campus should follow the concept of water affairs in Smart Campus. After the completion of the water supply and drainage facilities of the campus, it can be maintained and managed according to the Smart Campus mode of water affairs. Smart Campus water affairs acquire, manage and disclose the information of campus water affairs by the method of information technology,Thus it can effectively manage the campus water supply and direct drinking water, hot water, sewage waste rainwater collection, processing and recycling process, landscape water and so on.It is a major part of Smart Campus. During the construction of Smart Campus, water supply and drainage projects account for a large proportion. To plan the Smart Campus, this paper proposes the importance of water supply and drainage projects construction and the thought of planning underground pipe gallery in campus. The application of Wisdom Concept in water supply and drainage projects is discussed, especially on water supply network system monitoring, pipeline straight drinking water systems, use of recycled water and rainwater cavernous campus resources.

Smart Campus；utility tunnel；Water Supply Network；recycled water；rainwater

2016-10-17

赵星明(1964-)，男，山东潍坊人，副教授，研究方向：给水管网设计与运行工况分析和水处理技术与工程研究。

TU991.01

A

1004-1184(2017)01-0068-03