济南公共用水领域水资源浪费原因分析

张 宇，孙健滨，魏 薇

（济南市南水北调工程建设管理局，山东 济南 250099）

济南市区经十路某学校1960年建立，现有小学部和初中部共38个班级，在校师生2 000余人。由于建校时间较早，虽经多次改造，但依然存在一些老式非节水型用水设备，存在粗放式用水行为和水资源浪费现象。

1 用水量和浪费水量估算

经实地调查，该学校存在水资源浪费的用水设备主要是串联式大便池（感应式）和男卫生间用整体式小便池。串联式大便池共有14组，每组有4个大便池位和1个40 L的水箱，当有人进入卫生间时，触发感应器，水箱开始注水，当充满时，一次性将水排出水箱，冲入底部串联的4个大便池位，在远端进入下水道。缺点是当一个人使用大便池时或有人进入卫生间使用小便池时感应器即启动，水箱开始注水。保守估算，该类型大便池至少浪费约20%以上的用水量。按学生白天在校时间12 h计算，扣除上课时间约6 h，每天实际使用时间约为6 h，全年按300 d计算，合计每年浪费至少705.6 m3（详见表1）以上的水资源。

男卫生间用整体式小便池共有6组，底部尺寸约为300 cm×30 cm×20 cm，体积约为180 L，上部为带有多个出水孔的PVC长管，阀门式手动开闭。经调查，该类型的小便池一般是24 h开启，节假日也未关闭。按学生白天在校时间12 h计算，上课时间约6 h，每天学生实际使用该类型小便池时间仅约为6 h左右。保守估算，该类型小便池至少浪费约50%以上的用水量。全年按300 d计算，合计每年浪费至少为6 609.6 m3（详见表1）以上的水资源。

经保守估算，串联式大便池和整体式小便池合计每年（按300 d计算）浪费约7 315.2 m3的水资源。经调查，该学校2017年总用水量为42 496 m3，经估算，至少约17.2%的水资源浪费了。

表1 粗放式用水设备用水量统计和浪费水量推算

2 水资源浪费原因分析

对该学校的水资源浪费现象进行分析，造成浪费的原因可以归纳为以下主要三个方面：

1）粗放式非节水老式用水设备在使用过程浪费了多少水量较难计算。由于该校建校时间较早，节水型冲洗设备尚未推广，这些冲洗设备所在的男女卫生间是该校学生如厕的主要地点。这些冲洗设备可以正常工作，确实起到了学生如厕后必需的冲洗作用，使卫生间保持了必要的清洁。由于实际使用时间、需保持一定的清洁度等因素，很难确定和计算单个用水设备浪费多少水资源。

2）粗放式非节水用水设备手动节水实施难度大，改造成本高。该学校的串联式大便池和整体式小便池共有20组，分布在两座教学楼的各楼层。而且由于是整体式大、小便池，单次冲洗所需水量较大，频繁开关会造成冲洗时间较短，达不到清洁要求。如果想要通过专人管理、手动开关达到节水的目的，实际操作难度大，可行性小。而且由于数量较多，如果要进行节水改造，需要对原有的用水设备和混凝土大便池等设施进行拆除，再重新购置新型节水冲洗设备和装修，成本较高，这也会造成额外的浪费。

3）水资源费用占比小，浪费成本低。经调查，该学校每年的办公经费约为200万元，水费为2.7元/m3，2017年总用水量为 42 496 m3，支出11.47万元，为办公经费的5.7%。如按每年7 000 m3的浪费水量计算，则浪费的水费约为1.89万元，仅为办公经费的0.95%，水资源费用占比小，浪费成本低。学校出于易管理、方便使用、浪费成本低、节水改造成本高等因素，未对粗放式用水行为和浪费现象采取实质性改进。

3 全市公共用水设备浪费水量推测

以该学校每年浪费约7 000 m3水资源为参考，取5 000 m3为参考值。济南全市幼儿园、中小学校、高等院校超过1 000余所，很多学校，特别是建校时间较早的学校也在使用粗放式非节水用水设备，保守推测至少为该学校的100倍。全市公共厕所、商场、办公楼等公共区域也存在着大量粗放式非节水用水设备，同样保守推测至少为该学校的100倍，以此可推测全市公共用水领域每年约有100万m3以上的水资源在使用过程中浪费了。

4 对策和建议

据调查，要将这些粗放式非节水用水设备全部更换，成本较高，实施难度大。为此，构思设计一种城市用水智能化网络控制和监控系统，在不改变原有用水设施的基础上，以最小的投入实现各用水领域用水智能化、节约化、精细化、网络化，提升公共用水和节水管理能力和水平。

该控制系统由控制端、智能控制器、电子水阀、数字化在线流量计等组成。工作原理：在不改变、不更换学校或城市公厕、绿地浇灌等原有的管路、水箱、冲洗、浇灌等用水设备的基础上，在用水设备进水管线上安装一个电子水阀，水阀由可语音控制和可远程控制的智能控制器控制，可由控制端（计算机、手机等）远程设定出水时段、阀门开启度等参数。智能控制器同时可连接声音接收器，根据感应用水区域内的声音强度开启或关闭电子水阀和执行简单的语音命令。在主要用水单元的进水主管线加装数字化在线流量计，记录通水时间、流速等数据并传输至控制端。每个智能控制器通过无线网络或有线连接某个用水区域内的多个电子水阀。每个控制端通过网络可连接多个智能控制器和多个数字化在线数字化流量计。控制端、智能控制器、电子水阀、数字化在线流量计的联合使用，可实现用水精细化、节约化、智能化、数据化、网络化的目的。

该控制系统具有以下优点：一是可有效、大幅减少公厕、绿地浇灌等粗放式非节水用水设备的用水量。每台粗放式用水设备可节约50%～80%的用水量。如大规模应用，每年可节约极为可观的水资源。二是不改变、不更换老式公厕、绿地浇灌等原有的冲洗、管路、水箱等用水设施的结构和设备，减少投入，节约成本。三是可与其他简易冲洗水箱等用水设备联合使用，使用水设备实现智能化控制。可自由组合、灵活使用。一个公厕内可使用一个智能控制器连接、控制多个电子水阀、声音采集器。一个控制端可控制、连接多个智能控制器和数字化在线流量计，查看每个智能控制器和数字化在线流量计的数据。每个控制端之间也可互联，形成城市用水监控大网络。四是可实现各用水领域和区域的水量数字化监测和统计，可接入城市水资源管理系统、智慧城市等数据大平台，实现数据共享，便于大数据分析和精细化管理等。五是无技术难题，成本低，不需要高端的科技和技术，在现有的科学技术基础上，能够实现此系统的应用和推广。