智慧水務城市供水科學管理模式探索[1]
——《城鎮供水管網模型建設技術導則》解讀

文/舒詩湖

智慧水務城市供水科學管理模式探索[1]
——《城鎮供水管網模型建設技術導則》解讀

文/舒詩湖

為進一步提升城市供水管理水平，本文對DB31/T 800-2014《城鎮供水管網模型建設技術導則》上海市地方標準的制定和關鍵點進行了解讀，并提出了修訂相關國家標準的建議。

供水管網 微觀模型 技術導則

從上世紀90年代以來，供水管網計算機模型建設與應用已取得較大進展，北京、上海、天津、深圳和廣州等大城市均建設了管網微觀模型，在供水規劃、狀態評估、運行調度和水質模擬方面得到初步應用，在北京奧運會、上海世博會和廣州亞運會等大型盛會的供水安全保障中發揮了重要作用。但，由于管網模型建設與運行維護技術要求高、投資大以及缺乏相關技術標準等問題，在中小城市還未普及。

一、城市供水管網信息化發展現狀

隨著城市經濟的高速發展，市政供水管網不斷擴張。上海市“智慧城市”和上海市水務局“智慧水務”示范工程的推進，對供水管網的信息化管理提出了更高的要求。2000年以后，中心城區原上水市北、上水市南、上水閔行和浦東威立雅及郊區上水奉賢公司陸續建設了供水管網水力模型，上海市供水調度監測中心整合了中心城區四家水司的管網模型，形成了中心城區一張網的大管網模型，在供水規劃、調度、改擴建和日常運行維護中發揮了積極的作用。由于在前幾年國內外都沒有供水管網微觀模型建設與運行維護技術標準可依，建設部行業標準CJJ 207-2013《城鎮供水管網運行、維護及安全技術規程（附條文說明）》中雖有一個章節提出了管網模型總體要求，但無法滿足城區和郊區不同規模，不同管理水平供水管網微觀模型運行維護的需求。為提高城鎮供水管網科學管理的水平，使之成為智慧城市智慧水務一道靚麗的風景線，科學制訂、有效實施與上海國際化大都市協調發展相適應、具有時代特征和上海特色的供水管網模型建設技術導則是非常有必要的。為了使供水管網模擬技術進一步推廣應用，提高城鎮供水信息化水平，提出制訂相關技術標準是非常必要、及時的。

二、標準研制

2013年2月起，由城市水資源開發利用（南方）國家工程研究中心、上海市供水管理處共同提出的，城市水資源開發利用（南方）國家工程研究中心、上海市供水管理處、同濟大學環境科學與工程學院、上海三高計算機中心股份有限公司等10家單位共同起草的DB31/T 800-2014《城鎮供水管網模型建設技術導則》上海市地方標準，歷經一年多的反復研究討論、征詢意見、修改等程序，于2014年8月發布，2014年12月1日起實施。

DB31/T 800-2014基于GB 50788-2012《城鎮給水排水技術規范（附條文說明）》、CJJ 207-2013標準和對國內主要水司管網模型建設運行維護情況、國內外管網模型技術資料的調研基礎上，規定了技術要求應符合國家有關強制性標準，并與現行有關標準相協調。同時，結合上海市供水管網模型的使用條件和建設國際大都市的要求，對城市供水管網模型的技術要求，提出了可量化的指標。使標準具有前瞻性、指導性、科學性、實用性和可操作性，希望上海供水管網模型建設與運行維護能向高質量、高水平方向發展。

三、標準關鍵內容解讀

1. 標準適用范圍

DB31/T 800-2014標準適用于城鎮供水管網微觀模型建設和運行維護的供水單位，也適用于從事供水管觀模型建設和應用的規劃設計單位、咨詢公司和政府監管部門。供水單位是管網模型建設的主體，承擔模型建設與運行維護的主要任務；規劃設計單位一般只建立粗略的模型，進行管網規劃設計相關應用，一般不需進行模型校核和數據更新維護；咨詢公司一般幫助供水單位進行管網模型建設與運行維護，或為供水單位提供管網模型相關解決方案，本身并無建模的需求；相關政府監管部門也有管網建模的需求，如上海市供水調度監測中心，整合中心城區4家市屬自來水公司的管網模型，開展一網調度的模擬應用。該標準不適用于管網宏觀模型和物理模型的建設與運行維護。

2. 總則

該標準除了對宏觀模型、微觀模型、水力模型、水質模型、動態模型、靜態模型、模型校核等關鍵術語進行了定義外，還對后續各章中對于管網建模的基礎條件、建模方案、一般步驟、數據安全和更新維護等進行了總體規定。

供水管網信息化系統主要包括地理信息系統（GIS）、數據采集與監控系統（SCADA）、營業收費、客服熱線和模型系統等。其中，GIS、SCADA和營業收費系統等是建立管網模型系統的基礎，而收集、制作準確的管道竣工圖文資料是建立管網GIS的基礎，供水單位應做好建設規劃，明確建設順序。

供水單位還須建立管網模型更新維護工作機制，制定工作計劃，主動進行數據更新維護和模型校核；制定管網模型更新維護計劃，主動對數據進行更新，不要等到模型失效后才被動去更新維護；因數據更新維護涉及多個部門，須建立工作機制，明確職責與分工。

3. 模型分級

供水單位根據信息化基礎條件和應用需求，應遵循先易后難的原則，循序漸進地建設管網模型；應用層次主要包括規劃設計、狀態評估與運行調度、水質模擬等，不同簡化程度（最小管徑）的管網模型應滿足不同層面的應用需求。針對不同的數據基礎和應用需求，建立不同簡化程度、不同精度等級的管網模型。有條件的可一步到位建設一個高精度的模型，可同時滿足規劃設計、狀態評估、運行調度和水質模擬等應用需求。

4. 水量分配

節點需水量分配應符合實際，有計量的用戶用水量數據是水量分配的基礎。對于無計量的漏損等水量，可采用優化程序，在一定取值范圍內進行自動分配。由于根據模擬結果與監測數據匹配情況，對全部用水量進行自動分配方法是純數學上的優化，脫離實際，會導致自動分配的用水量與實際用水量差別很大，模擬結果不可信。當模型用于規劃設計時，可依靠建模軟件相關功能完成規劃，新建管網全部水量自動分配。當模型用于供水管網狀態評估、運行調度和水質模擬時，不宜對全部用水量完全自動分配；對于依靠建模軟件功能完成的水量自動分配結果，應根據營業收費、流量壓力監測等數據資料通過人工校核的方式檢驗水量分配的合理性。

5. 模型校核

靜態管網水力模型精度要求應滿足CJJ 207的相關規定，該標準對管網模型精度要求如下：

管網節點壓力模擬計算結果與壓力監測點數據誤差：90%壓力監測點平均誤差應小于20 kPa；管網管段流量模擬計算結果與管段流量監測點數據誤差：90%流量監測點平均誤差應小于10%。

不同用途動態模型的精度要求是不同的，針對管網狀態評估和運行調度的管網模型，DB31/T 800-2014提高了對壓力計算精度的要求，適當降低了管道流量計算精度的要求，而針對水質模擬的管網模型，進一步提高了壓力和流量的計算精度，并提出了水質計算的精度要求。

四、建 議

新修訂的GB 50014-2014《室外排水設計規范（附條文說明）（2014年版）》把排水管網模型寫入條文，提出應采用數學模型法計算雨水設計流量，提倡較大匯水范圍運用計算機模擬，此舉極大地推動了設計院采用排水管網模型進行相關設計工作。為了推動供水管網模型的推廣應用，建議修訂GB 50013-2006《室外給水設計規范》，明確給水管網規劃設計應采用模型進行多工況多方案模擬，通過技術經濟比較后，得出最終的供水方案。同時，建議排水管網模型建設與運行維護也專門制定技術標準，以便更好地應用GB 50014-2014中排水管網模型相關條文。

愿DB31/T 800-2014的發布對進一步提高城鎮供水信息化和智能化水平，規范模型數據錄入、參數測定、精度評估、更新維護和模型應用，為城市供水科學管理提供依據等方面起到推動作用。當供水行業執行本技術導則，將會有利于推動城市供水信息化的技術進步、生產指導和市場行為的規范。

[1] 舒詩湖,趙明,何文杰,等.供水管網水力、水質模型校核標準探討[J].中國給水排水.2008,24(18)：104-106.

In order to further enhance the level of urban water management, the paper elaborates the preparation and key contents of Shanghai local standard DB31/ T 800-2014“Technical Guidelines for Model Construction of Urban Water Supply Network”, and proposes recommendations to revise the relevant national standard.

Water supply networks; Microscopic model; Technical guidelines

（作者單位：城市水資源開發利用（南方）國家工程研究中心）

注:[1]資助課題:上海市科委技術標準專項課題（14DZ0503402）；國家水體污染控制與治理重大科技專項（2012ZX07403-002）；上海市科委技術帶頭人課題（15XD152100）。