浅谈凤翔探索全域规划数字赋能在城乡供水工程建设管理中的做法与经验

2022-09-27文永勤杨勇卓

陕西水利 2022年10期

文永勤，杨勇卓

（宝鸡市凤翔区水利局,陕西宝鸡 721400）

2005 年以前,通过实施“西部人饮解困工程”和“甘露工程”,凤翔区解决让群众能喝上水问题。2006 年开始,实施的“农村饮水安全项目”,让越来越多的群众喝上了干净卫生的安全水。2016 年起“饮水安全巩固提升工程”的实施,全区农村饮水安全得到基本巩固,供水工程总体能力得到提升。期间,凤翔区和全国农村供水事业发展一起,经历了四个不同阶段和不同标准的建设期。至2019年底,凤翔区共有农村安全饮水工程491 处（其中2016年～2020 年共建成农村饮水安全巩固提升工程153处,累计巩固提升饮水安全人数16.01 万人）,受益人口47.6 万人,集中供水工程460 处,分散供水工程31 处,集中供水工程覆盖人口占总工程覆盖人口数93.5%,集中供水工程范围自来水全部入户,水质综合达标率达到95%,小型工程供水保证率达到92%,规模以上工程供水保证率达到95%。

全区基本实现了供水设施全覆盖,现阶段农村饮水安全基本得到巩固和提升,但总体上来说农村饮水安全工程标准不高,保障水平参差不齐,无法满足乡村振兴发展需求。

1 农村供水现状

凤翔区辖12个镇,160 个村民委员会,1967个村民小组,15.83万户,52.65万人,农村总人口47.6万人,全区现有农村供水工程491处,供水覆盖全县所有镇村,供水人口47.6万人。按照供水规模划分,全县千吨万人规模供水工程2处,供水人口2.72 万人,千人以上万人以下规模供水工程146处,供水人口33.32万人,千人以下规模供水工程312处,供水人口11.39万人,100人以下分散工程31处,供水人口0.19万人,全区农村供水水管人员达到560多名。

根据最新水资源调查评价成果,凤翔区水资源总量1.35亿m3。其中地表水资源量0.73亿m3,可利用量0.56 亿m3,占地表水资源量0.73亿m3的77%,地下水资源量为1.21亿m3,地下水可开采量为0.793亿m3,已开采0.784亿m3,占可开采量98.9%。全区人均占有水资源量270 m3。全区人均占有水资源量远低于全国人均水资源量和全省人均水资源量,是一个典型的贫水县区。

2 制约凤翔农村供水发展的主要因素

根据对凤翔区现状农村供水分析,制约凤翔农村供水发展的主要指标是区域水资源量配置不平衡、城乡一体化水平不高以及供水管理现代化技术应用低三方面。

（1）水资源分配不平衡

全区地表水源利用率远低于地下水源利用率,未能实现空间水资源调配。全区利用地表水源工程主要为3 处,年供水能力380万m3（含城区供水年290 万m3）,农村部分仅有90 万m3,地下水源利用年利用766 万m3,地表用水量仅占地下用水量的11%,兼顾工农业发展用水,全区地下水利用率已达到98.9%,地表水利用率达到85%,区内水资源利用率已达到峰值。按照空间水资源均衡调配,全区可利用的空间水资源冯家山水库左邻而居,拥有充实的水资源量保证,是实施区域空间水资源调配可区内水资源修复的关键。

（2）工程建设标准层差不齐,工程处数基数大

虽经过了“十一五”至“十三五”饮水安全和巩固提升,但单组单村工程基数大,目前仍有单组单村供水工程333处,“十三五”巩固提升改造162 处,仍有168 处需带逐步提升,需提升改造的工程主要体现在蓄水构筑物、管道标准不高,其中蓄水铁罐还存在,配水管道仍存在部分漏损率偏高问题；规模化供水工程自动化水平低,现集中连片供水工程、联村供水工程、镇区供水工程、县城管网延伸供水工程仅只有1个工程实现自动化控制,工程无法实现规模化管理水平。

3 解决农村供水保障的办法和措施

“十四五”以来,凤翔区在项目实施过程中坚持高质量规划定位,赋予智慧水务现代城乡供水一体化管理新能。

（1）利用现有城区供水工程延伸管网,连片化解决水资源匮乏农村供水区域。

1）在2018 年省市大力推动城乡供水一体化建设步伐的同时,立足区域实际,提出了凤翔县城乡供水一体化规划框图,将全区划分为4 个供水水源区域,充分利用地表水源,建设4 大水源10 大城乡一体化供水工程。将凤翔城区东北作为白荻沟水库饮用水水源供水区,将凤翔北作为五指岭水库及区内地下水混合水源供水区,将凤翔西北、西南以及东南区作为冯家山水库水源供水区。

2）按照不同水源,区内水资源匮乏程度及群众殷切需求,社会事业发展规划,建立分阶段梯次推进实施城乡供水一体工程。凤翔东片区是区内渭北含腰带水资源最为匮乏区域,区内镇村连片分布,供水人口2.17 万人,且贫困村6个,占区内村46%,季节性缺水村占到7个,人口占比60%以上,解决饮水安全问题尤为突出。在项目计划推进中,将该区作为首要实施区域,充分利用城区供水白荻沟水库水源,糜杆桥净水厂净水,于2018年首个城乡一体化项目推进实施,2020年完成建成投用,原地下水源作为备用应急水源进行保护。

（2）项目实施赋予智慧水务现代管理新能。

项目实施中,充分提升供水系统的现代化管理水平,解决城乡供水工程点多、面宽、线长、常规管理人员众多、管理运营费用高的运行难问题,凤翔区将糜杆桥净水厂与东片联村供水工程集合开发利用智慧水务EMCP物联网云平台方案、作为解决问题的主要措施。

开发应用的宝鸡市凤翔区糜杆桥净水厂与东片联村供水工程EMCP物联网云系统,控制站点分散的28 处处理站,对水厂智慧水务控制中心,28 处处理站实行分级分权限管理,管理多个监控点指标,包括液位、浊度、频率、泵运行状态,并对数据汇总分析,利用云端数据传递,系统处理,终点移动手机查看和控制。

1）在东片联村供水工程开发利用的智慧水务EMCP物联网云平台主要解决4方面问题。

①水厂、净水厂、控制站点处理厂自动化水平不高,大多局限于单点监控或者局域网监控。但系统需要扩展时,该系统实现了设备的多样性、通讯协议统一,数据可以共享。

②原水厂组态软件集中监控、分布式管理对网络要求较高,新系统完全适合净水厂对控制站点处理系统的需求。

③现有水厂预处理、生化处理、后续处理等自动化程度较低,水处理系统的可靠性较差,新系统可以及时浏览水厂的生产数据。

④新系统不依靠调度人员人工发出指令实现优化调度,不浪费大量的人力物力,避免了调度人员则完全依靠个人经验进行调度。新系统出现故障时,调度人员可以及时发现和处理。

针对解决问题,在EMCP物联网云平台提供的水处理远程监控平台主要设置了7 项功能。

图1 东片联村供水加压站数字分析平台

①将泵站格栅及进水泵房、电气系统、蓄水池、闸门控制系统等大型复杂系统实时状态以模拟动画、流程图的方式展现净水厂、控制站点处理云平台多端展示和告警推送。

②建立了糜杆桥净水厂集中管理、26 个村级末端分散控制,建立性能可靠的现场控制、过程监视和计算机管理一体化的系统,分级分权限展示具体村级站的运行状况,达到操作站和主站同时监控。

图2 糜杆桥水厂中心控制数据处理平台

图3 末端供水数据分析平台

③完成对整个净水厂、水库、供水点工艺过程及全部生产设备的自动监测和控制。

④采集净水厂、控制站点厂各工艺过程的压力、电气参数及主要设备的运行状态信息。

⑤对现场数据进行分析、处理、储存,对各类工艺参数做出趋势曲线并自动生成各类报表。

⑥报警系统将现场设备的各种故障在中控室进行声、光报警,并能将故障分类打印。

⑦将传统单站点单组态项目,拓展为统一管理的多个组态系统。新建项目可快速方便接入平台。

4 取得成效与经验

通过首个全域城乡供水规划项目的实施,工程效益发挥突出。对东片联村供水工程一年多的运行监测,项目13个行政村普遍使用上了安全稳定的城区供水,区内13村2.17万人一年多来未受到季节性缺水的影响,在完善了东区供水水价和核算和核定后,每吨2.07 元的水价受到群众的认可,区自来水公司运行管理为受益区镇村提供了专业和高质量的供水服务,在区自来水公司年度水量供应统计中,东片联村供水工程初期供水量达到了近30 万吨。

东片联村供水工程的建成主要体现在全域性城乡供水一体化的统一规划,集中解决水资源匮乏区为先导的分阶段梯次推进城乡一体化解决办法。

工程开发利用的智慧水务EMCP物联网云平台远程监控平台,集中监控,分级分权限管理,快速响应,降低成本,减少能源消耗,采用先进的节能降耗控制技术,节能效率高,为实现真正的无人值守供水,安全可靠。同一平台的接入,不仅能够统一管理各个项目。后期新项目建成后,可快捷方便接入,既可满足分站的实时监控,又可满足总站的集中管理；既避免分站总站多套系统重复建设,节约了成本；又避免后期统计数据打架,为最终决策提供更加统一和准确的数据。

集中对各净水厂、控制站点厂、泵站、水厂等部门的自动化监控,统筹管理各分布项目,有效地实现工艺处理的控制、诊断和统一调度。

实时监测水厂、水处理厂的各类等重要参数,实时记录包括进水流量等各个工艺的数据,替代岗位员工抄表、查岗等。节约人力开支,提高管理效率。

集中管理、分散控制将风险分散,确保系统的可靠性。系统内部的配置和调整灵活,构建弹性化,可根椐不同工艺处理要求及用户需求进行优化。