老旧小区供水改造工程方案优选

2024-02-29马科

水利技术监督 2024年2期

马科

(北京市自来水集团管网管理分公司，北京 100048)

老旧小区的改造是许多城市面临的共同难题，随着城市化的不断推进和人口的增长，老旧小区供水系统面临着一系列严峻的挑战。这些小区供水管网使用时间较长，存在老化、漏损、堵塞等问题，导致供水不稳定、水质下降，影响了居民的正常生活，故需要对供水管网进行改造和优化[1-2]。老旧小区二次供水改造对于改善城市居民的生活质量、提升城市供水服务水平、推动城市可持续发展具有积极的影响[3]。通过优化供水系统设计，减少漏损和浪费，降低供水成本，提高供水系统运行效率，实现资源的有效利用，可以为政府制定更科学的政策和管理措施提供依据，推动城市供水管理的现代化和智能化[4-5]。老旧小区供水系统改造工程涉及众多利益相关方，包括政府、供水企业、居民等，需要综合考虑多方利益和需求，众多学者也对此进行了深入的研究。芦建春[6]对太原市某老旧小区供水管网改造现状和方案进行了研究，针对具体问题提出了相应的解决措施，提高了居民生活质量。张春玲[7]对阜新老旧小区供水改造后的经济效益进行了分析，表明供水改造后有利于社会经济的发展。

基于此，对于老旧小区，为了得出效果更好、性价比更高的二次供水改造方案，通过构建供水改造评价模型，分析比较了各个方案间的优点和缺点，为类似项目提供了指导和借鉴。

1 工程概况

某小区建成于2008年，共有10幢住宅需要改造，其中3幢18层、2幢17层、5幢10层，共有住户965户。小区给水分区如下：12层以上为加压高区；11—4层为加压低区；地下室—地上3层为直供低区。小区消防、生活泵房共用1个，但系统分开设置，布设在地下室一层。

2 建立改造评价体系模型

将改造方案所需的建设成本和后期运维成本之和定义为C，小区二次供水改造完成后应达到的功能水平定义为F，供水改造方案的不同，其成本C和功能水平F也有所差异，故为了更好的对不同方案的优劣性进行评价与对比，借助价值工程理论综合评价改造方案，通过比较各方案的价值系数V来选择改造方案，理论公式表达式如下：

(1)

式中，C′—成本系数；F′—功能系数。

建立模型的具体步骤为：先通过问卷调查法来收集相关信息和资料，问卷调查对象为当地水务、施工单位和设计单位，以此来确定影响二次供水改造工程的关键因素。此次共收集有效问卷80份，对问卷数据开展效度分析和信度分析，表明问卷数据有效可用。组织专家对问卷中的影响因素进行评分、整理、合并与筛选，得出最终影响指标体系，再通过DEMATEL法和ANP法来计算出各影响因素的权重，具体影响指标体系和权重计算结果见表1，改造方案影响因素打分等级见表2。

表1 影响二次供水效果的因素和权重值

表2 改造方案影响因素打分等级

确定好指标权重W后，建立各方案的隶属度关系矩阵R，矩阵R如式(2)所示：

(2)

方案中对各项指标进行评价打分的总人数为rmn。

将指标权重与隶属关系矩阵相乘得到某方案k的综合评价向量Zk，根据式(3)计算得到方案k的功能评语Fk，式(3)表达式如下：

(3)

式中，zkp—方案k的子集隶属度；vp—评语得分。

(4)

对于改造成本，则可通过式(5)进行计算，式(5)表达式如下：

(5)

(6)

3 改造方案比选

小区改造前供水现状以及改造原因为：当前小区各楼栋3层以下生活水箱管与直供管接入口相同，为同一个市政接入口，由于城市的发展以及小区用水量的增大，在用水高阶段部分直供区楼层可能存在水压不稳的问题。参考水务公司调查结果，小区总分表有较大差异，初步分析可能是部分室外埋地管线破裂漏水。目前在用的2套变频恒压供水设备有着频繁故障、震动大等缺点，影响正常使用。生活泵房内所用管材类型属于钢塑复合管，不符合相关技术规定且在潮湿环境下容易腐蚀。除此之外，未在给水泵房内安装安防系统和自控远传系统。当前小区二次供水改造面临的主要问题有：缺少完整的图纸和统一的改造标准、居民接受改造程度不明确、获取改造资金和改造后的维修服务。针对上述小区的情况，经过现场勘查初步制定了3种改造方案，分别为高、中、低品质改造目标方案。

3.1 改造方案一(高品质)

(1)泵房建造方式为异地新建，原小区合用泵房改造为消防专用泵房，同时将生活给水泵房设置在地下室内，新建给水泵房设计时参考最高标准，包括装修、给排水设备、除湿等。

(2)小区供水方式选择选择叠压式，加压供水分区根据楼层划分成低区和高区，配备叠压供水设备两套，直接从市政低压供水管进行吸水，按0.18MPa对吸水管入口压力进行设计。

(3)选择进口品牌稳压罐、给水泵和配套控制系统。

(4)管材配件采用优质不锈钢管材。其中室外埋地、地上一户一表和地下室加压供水管路全部换新，室外埋地管管径不超过DN100，选择304薄壁不锈钢作为给水管管材，其余选择球墨铸铁管，连接方式为承插式。室内管线同样选择304薄壁不锈钢，连接方式为管件承插焊。

(5)安装智能管理系统，包括泵房设备安防、运行数据等可视化展示以及远程控制等，同时应用先进技术，如二维码功能(通过扫描二维码能获取泵房养护与巡检等数据)、自动报警、数据更新以及短信推送等。

3.2 中品质改造方案二

(1)泵房选择分隔改造的方式，在小区原合用泵房内设置一隔墙将生活泵房和消防泵房分隔开，再用与方案一相同的标准进行设计、装修等。

(2)选择变频给水泵+水箱的供水方式，水箱选择食品级不锈钢成品水箱，根据楼层将加压供水分区分为高、低两个分区，安装两套叠压供水设备，从水箱内吸水，根据小区每日用水最高值的15%来设计水箱有效容积。

(3)选择优质国产品牌稳压罐、给水泵和配套控制系统。

(4)管材配件采用内衬不锈钢复合管。其中室外埋地、地上一户一表和地下室加压供水管路全部换新，室外埋地管管径超过DN100时选择K9级球墨铸铁管，泵房加压出水管PN大于0.4MPa时选择止脱胶圈接口，小于等于0.4MPa时选择T型胶圈接口。室内管线选择内衬不锈钢复合钢管，阀门和管道之间使用法兰连接[8-9]。

(5)智能系统与方案一相同。

3.3 低品质改造方案三

改造方案三同样分为(1)—(5)步，其中(1)—(4)和方案二相同，仅有(5)存在差异，具体如下：

(1)泵房选择分隔改造的方式，在小区原合用泵房内设置一隔墙将生活泵房和消防泵房分隔开，再用与方案一相同的标准进行设计、装修等。

(2)选择变频给水泵+水箱的供水方式，水箱选择食品级不锈钢成品水箱，根据楼层将加压供水分区分为高、低2个分区，安装2套叠压供水设备，从水箱内吸水，根据小区每日用水最高值的15%来设计水箱有效容积。

(3)选择优质国产品牌稳压罐、给水泵和配套控制系统。

(5)部分设置智能系统，仅安装安防监控系统和应急抢修管理系统，未设置智能管理平台。

3.4 改造方案价值评价

根据上述建立的改造评价体系模型对3种方案的功能系数、成本系数以及价值系数进行计算，计算结果分别如图1—3所示。

图1 不同方案的功能系数

图2 不同方案的成本系数

图3 不同方案的价值系数

从图1—3中能够得出方案一、二、三的功能系数分别为0.376、0.3322、0.2917；成本系数系数分别为0.3788、0.3270、0.3141；价值系数分别为0.9926、1.0161、0.9287。分析可知方案二价值系数最高，方案一次之，方案三最低，故从价值工程角度来考虑最符合的是方案二，其主要特点为管材选择品质较高的304薄壁不锈钢管材，设备、稳压罐、给水泵等为进口品牌，自身成本和安装费高出方案二近40%，初始成本对价值系数影响较大，但所用管材、配件等品质较好，使用时间较长，维修次数少，所需保养费用低，比较适合初始建设资金较多的小区。方案二在配件、设备、管材等品质上次于方案一，但能够满足消毒、出水水压、水质等要求，所需要的建设安装资金较少，方案性价比较高，适合小区改造工程量大，且初始建设资金较为紧张的区域。和方案二相比，方案三没有建立智能信息平台，同时减少了监测点位的数量，这对小区供水系统后期使用、维护数据的管理以及监测造成了较大的影响。经过比较发现，方案二的功能系数远大于方案三，而两种方案的成本系数差距较小，这就使得方案二、三的价值系数有较大差异。由此也能够得出先进技术和智能管理系统(影响因素16、17、43、44)能够显著提升小区二次供水整体改造效果和长期使用体验，在改造中需最大程度上完善此类系统，同时与水务城市智慧化管理平台相连接。