节水型高校建设研究——以南方科技大学为例

马 兵

节水型高校建设研究——以南方科技大学为例

马 兵

[南方科技大学]

根据国家水利部、国家教育部、国家机关事务管理局等相关部门文件要求，各地高校要因地制宜，在高校层面率先节水控水，起到典型示范作用，以带动社会共同节水。文章通过分析总结南方科技大学节水型高校建设经验，提出“双碳”背景下高校节水工作的可行性措施，包括用水管理及节水规划、节水宣传、搭建节水监管系统平台、水平衡测试、终端节水器具改造、地下管网漏损检测、非常规水源利用等，以期为其他高校节水工作的推进提供参考。

节水型高校；双碳；可行性措施；非常规水源利用

一、引言

水是人类生存和发展的重要物质基础，在全球气候变化和人类活动的影响下，水资源的供给日益紧张，对人类的生产和生活造成了一定影响。在我国，部分城市供水资源短缺，地下水资源污染严重，已经严重影响到了现代经济社会的蓬勃发展。高校作为社会主要用水单元，具有用水总量大，用水负荷集中的特点，高效节水也是实现国家节水目标的重要组成部分。但与国家节水行动战略要求相比，高校节水工作还存在一定差距，需要对高校用水展开分析，进行科学的节水改造工作，这对于促进高校可持续发展，推动我国节水事业稳步前进，具有重要意义。

2019年4月，发展改革委、水利部联合印发《国家节水行动方案》（发改环资规〔2019〕695 号），要求深入开展公共领域节水，并提出到2022年，建成一批具有典型示范意义的节水型高校。2020年8月，国家水利部发布《水利部办公厅关于开展2020年高校节约用水有关工作的通知》，强调各级水行政主管部门要结合实际，采取有效措施，推进节水型高校建设。2022年5月，广东省水利厅、教育厅、能源局联合印发《广东省节水型高校建设三年行动计划（2022—2024年）》，提出到2024年底，广东省级节水型高校建设比例不低于50%，其中大湾区内地九市不低于60%。

受诸多因素影响，国内外对高校用水与节水情况的研究存在很大差异。国外发达国家学者主要通过EPANET等管网水力模拟软件，建立管网数字化模型，通过分析管网运行状态、参数等，发掘潜在问题，提出优化方案。如Babar[1]建立了费萨尔巴德某区 EPANET模型，设计出该区域供水系统改造方案，降低了该区域用水成本。国内现有针对高校用水与节水的研究中主要是针对某个具体实例的经验分享，张炎[2]举例国外康奈尔大学和国内同济大学等8所高校的水电节能改造项目，并分析了国内某高校的节水改造项目。王瑛等[3]收集整理北京市35所高校的用水节水数据，建立了多种方法协同作用下的北京市高校行业用水评价指标体系。

南方科技大学作为国家“双一流”建设高校，“十四五”规划期间，致力于实现国家“双碳”目标，以节水型校园建设为抓手，通过节水管理、技术改造及宣传教育，搭建综合能源管理平台，分级计量、监测水压、水位，减少漏损，建设雨水回用系统，进行水资源再利用，提升水资源利用效率等措施，取得了显著的节水效果，并于2021年底顺利通过节水型高校验收，成为广东省第二批节水型高校。

二、改造前用水状况分析

南方科技大学（简称“南科大”）校园总占地面积194.38万m2，规划总建筑面积为90多万m2，校内现有绿化养护面积约105万m2，景观湖水域面积约为1.5万m2。目前全年生活、教学、科研、绿化浇灌等用水量约130万m3，主要为市政管网供水，其中绿化浇灌、道路浇洒和人工湖补水用水量约35万m3。随着学校二期建筑交付，用水量有逐年上升趋势，需从以下几个方面考虑节水。

（一）供水管网、终端设施老旧

校园一期供水网管道老化、阀门锈蚀、终端水头老旧、日常用水过程中存在“跑、冒、滴、漏”现象，个别漏水点隐藏在排水井周边，水流顺着排水井流失，不易察觉，造成校园节水成效不明显、水资源浪费，加重学校支出成本。

（二）人均用水量超定额，节水意识较差

据统计数据计算，2020年我校人均用水量为 238L/（人·d），略高于广东省高校用水定额 219L/（人·d）。

表1为南方科技大学2019-2021年度用水总量情况表。通过分析该表年度计划取水量及实际取水量数据可知，自2019年开始，南方科技大学年度用水量逐年上升，尤其在2021年，年度取水量上升高达40%。

表1 南方科技大学2019-2021年用水总量情况表

（三）计量器具缺损

供水管网不可避免存在物理漏损，漏量在空间分布、发生及持续时间上具有不确定性。漏损控制关键是主动感知漏损的地点、时间及漏量，在管网管理上，探漏遵循RLP（感知、定位、定点）原则，应用分区计量技术路线实现，安装水表及数据采集设备，采集水量和压力等，通过水平衡法计算管网漏量。[4]

改造前学校二级计量缺失，三级计量仅覆盖生活区，科研实验区、教学区无计量表具；部分水表存在品牌型号不统一、系统不兼容、老化、计量不准确等问题。

（四）非常规水源利用率低

改造前，学校仅有两路市政水源供水。学校中水系统、绿化喷灌、人工湖补水及道路清洗等主要依靠自来水，中水、雨水回收利用率低。贯穿校前区的人工景观河流直接流入大沙河，无循环利用，水资源浪费严重。

（五）终端用水器具落后

终端用水器具是节水的最后一个环节，也是校园节水的重点。Torrijos 等[5]发现简单地更换节水水龙头和调整其开启度是降低用水量最经济有效的办法。南科大一期建筑由于建造年限较早，已投入使用十几年，终端用水器具多为非节水型器。部分区域仍在使用漏水及控制水流效果差的铸铁螺旋升降式水龙头，部分马桶存在过度需水情况。

三、建设节水型高校改造措施

“节水型高校”是指普通高等学校通过一些先进而有效的措施，取得一定的节水效果。具体包括节水管理、节水技术应用及有效的宣传教育等措施。通过节水技改及节水管理，能够有效促进高校提升用水效率，引导教育师生树立节水意识、养成节水习惯，示范和带动全社会参与节水。[6]

（一）用水管理及节水规划

南方科技大学于2020年发布《关于成立节水主管部门的通知》，将节水型高校建设纳入南方科技大学总体发展规划，提出学校未来将加大节水管理的投入重点，加大技术改造、定期开展水平衡测试、减少供水管网漏失率、雨水回用等几个方面对节水型高校建设作出详细规划，并依据岗位职责有计划地分配和组织开展节水改造实施工作。

为加强学校用水管理，提高水的使用效率，学校制定了一系列用水管理制度，不断完善用水管理体系，包括《节约用水管理制度》《节约用水惩奖制度》《节约用水规划》《用水计量管理制度》《供水管网设施设备日常巡检维修制度》《节水工作会议制度》等相关的规章制度。

（二）节水宣传

自成立节能节水领导管理小组以来，学校始终将节水宣传教育作为推进节约能源资源工作的重要抓手。在教育上，积极开展研讨关于水资源的合理分配等相关研讨会，利用校园网络普及和宣传节能知识，悬挂节能横幅、张贴节水海报、电子显示屏推送等形式积极进行节水宣传教育；在节水标志上，开展节水宣传大使海选活动；并在用水场所、用水设施、器具旁边粘贴有节水宣传标志或标语。

（三）建设节水监管平台

对学校重点区域及各楼栋用水实现分级计量，建立节水系统管理平台，对各楼栋用水流量、水压在线监测，实现用水计量、监测、存储、报送、分析、预警等功能，见图1。

图1 南方科技大学节水系统管理平台

对各用水单元实际用量的分类统计，根据各用水单元实际数量、规模和规律计算其基础用水数据， 找出水量平衡关系和合理用水程度，挖掘科学节水潜力，找出管理的不足、并为改造措施提供支持；同时依据用水数据的分析进行漏损探测及精确定位，从而实现减少和避免漏损发生；此外通过对各单元的用水数据分析，可对用水终端器具进行更换优化，以及对供水设备进行优化控制管理。以智能化管理方式实现学校供水系统的安全稳定运行。

（四）地下管网漏损检测及水平衡测试

据统计，我国供水管网漏损率在15%左右。减少漏损是节水的前提，也是节水工作的重要内容。

水平衡测试是指通过搜集供水系统总路及支路输水量及用水量，统计、分析得出管道的漏损状态。水平衡分析是用水单位对水资源进行科学管理的第一步，是节水工作的基础。通过建立基本的用水档案，健全计量管理体系，以制定合理的用水方案，达到科学管理，提高用水水平。

按照CJJ92规定的漏损检测周期和方法，定期对地下供水管网进行漏损检测，更换和维护老旧供水管网，并对供水管道进行水平和测试，加强用水管理，减少管网漏损。

（五）终端器具改造

节水器具及设备，如水龙头、便器等，数量多、分布广、使用频率高，性能对节水效果影响大，一个关不紧的水龙头一个月可流掉1-6m3水，一个漏水便器一个月可流掉3-25m3水。

基于此，对全校范围内非节水型水嘴、洁具进行改造替换，使用符合GB/T 31436要求的节水产品，节水效果明显。

（六）建设管网水压监测系统

建设校园内供水管网压力检测系统，系统由多参数采集终端及综合监管平台组成。见图2。对校园内各供水主管、支管进行实时压力监测，设定报警阈值，当管道供水漏损、盗水、被破坏、压力不足等情况发生时，通过智能终端采集管网压力状态，并上传至综合监管平台，通知值班人员快速处理，大程度减少水资源浪费，降低巡检成本，提升综合管理水平。同时，利用物联网技术，对学校各泵房水箱液位实时监测，防止跑水。

图2 南方科技大学水压监测管理平台

（七）非常规水源再利用

非常规水源再利用包括雨水回收、中水回收再利用等。

雨水收集回用系统是指将地表径流或现存雨水通过合理的收集、储存至雨水储水池，经自然沉淀、物理过滤和化学消毒后，用于绿化、冲厕、景观补水、车辆冲洗等。

位于学校北部800米山坳的部九窝蓄水池及学校东北部长岭陂水库，蓄水充盈，可作为非常规水源再利用。其中部九窝蓄水池水域面积约8万m3，蓄水量约50万m3，可调蓄水量约30万m3。与学校一山之隔长岭陂水库，库容1754万m3，地势较高，以山为拦坝体，经山体渗漏水量每年约16万m3。两处水源经学校北侧山脚水道排入大沙河，通过水道改造，对流经我校的非常规水截流再利用，补充我校人工湖及绿化灌溉。

雨水截流利用系统工作方式为：部九窝蓄水池溢流水经地表径流入学校北区山脚水道，通过截留管道引入学校绿化供水管网，再经可拆卸过滤器简单过滤后进入欣园绿化泵房，泵房水箱蓄水作为校北区绿化灌溉用水，溢流经二线关路蓄水池流入人工湖。人工湖中流进入台州楼绿化泵房，作为校南区绿化灌溉用水。校北区山地雨水及水库渗漏水直接经校内雨水管道补给人工湖，见图3。

图3 校园非常规水源供水系统简图

通过水源取样检测，两处的水源水质达到地表水环境质量标准(GB3838-2002)Ⅲ类水体标准，可作为景观湖及绿化灌溉用水。

据现场实测，丰水期，截流雨水流量91m3/h，枯水期，截流雨水流量36m3/h，全年截水量约35万m3。

四、节水效益分析

上述节水措施是节水型高校建设的重要组成部分，通过合理的组织、规划、制度建设、节水宣传、数字化监测、管道改造等途径，取得了良好的节水效果。

表2 2021年南方科技大学用水定额相关数据

备注：标准人数依据GB/T 32716 的计算方法：

根据上述计算方法，2021年度南科大标准人数人均用水量为212.85L/人/天，低于广东省普通高校用水定额219L/人/天。

学校2021年实际总用水量为134.8万m³，年度计划用水为148万m³，实际总用水量低于年度计划用水总量。见表3。

表3 2021年实际用水量与计划用水量对比

自创建节水型高校以来，通过节水及非常规水源利用并举，年节水量约47万m3，每年可节约自来水费用约215万元，同时降低校区内生活供水及绿化景观水体运行维护成本，表明本文所提节水措施具有一定的正确性及有效性。同时，学校师生节水意识增强，在生活上养成了节约用水的习惯。

五、结论及展望

创建节水型高校，不仅取得一定的经济效益，也带来了良好的社会效益。

针对南方科技大学节水存在的问题和困难，通过制定合理的管理措施引导师生合理用水，科学有效的工程改造措施及使用现行先进的节水型器具达到技术节水。工程节水通过管道改造、数字化监测及非常规水源截流再利用；管理措施节水通过健全管理制度及监察机制，辅以有效的宣传手段来实现节水；节水器具方面，作为用水终端，节水型器具是建设节水型校园的重要载体，学校根据自身终端用水设施实际情况，选择符合国家GBT31436-2015标准的节水型器具，包括出水量在2—7.5升/分钟的水龙头、一次冲水量不大于5升/次的座便器、出水量不大于15升/分钟的淋浴器等。

从建设节水监管平台、完善计量设施、使用新型节水型器具、到非常规水源再利用，南方科技大学不断探索新型节水方式，因地制宜实现多手段结合，不仅实现了用水“节流”，更充分挖掘雨水资源，实现了用水“开源”。通过以上实践，南方科技大学于2021年底顺利通过节水型高校验收，成为广东省第二批节水型高校，具有典型示范意义。

南方科技大学节水型高校建设虽取得了一定的成果，但未来还有很长的路要走。

南科大作为科研型院校，实验室废水排放量较大，且有逐年上升趋势。实验室废水成分复杂，包括有机废水、无机废水、溶剂废水、重金属废水及其他废水等。将实验室废水分类收集、处理，再回收可作为中水利用。

同样，校园生活废水污染程度低，用水量大且集中，处理回用灵活，将生活废水回收作为中水水源再利用，具有极大的经济效益。

除上述措施，后续应加大节水器具及新型设备推广，完善用水数字化管理平台，完善节水管理制度、奖惩机制、监察机制，引进其他节水示范工程，实现水资源的可持续利用。

[1]Babar T A, Khan S N, Hafiz M S K, et al. Water supply scheme system design for Peri urban areas of Punjab using EPANET[J]. Pakistan Journal of Geology, 2020, 4(1):34-42.

[2]张炎．高校水电节能改造项目管理研究[D]．武汉：武汉工程大学，2018．

[3]赵志刚,刘曦.北京高校节水现状及合同节水探索与思考[J].北京水务,2019,206(03):12-16.

[4]张阳,谢玉平.沈阳某高校水平衡测试与节水潜力分析[J].内蒙古水利,2022(05):66-67.

[5] Torrijos V, Soto M. Dopico DC. Sostauga project: reduction of water consumption and evaluation of potential uses for endogenous resources[J].International Journal of Sustainability in Higher Education, 2020:1391 -1411.

[6]周雨宁. 节水型高校建设关键技术研究[D].沈阳工业大学,2022.

（责任编辑:赵鹏程）