上海城投水務(集團)有限公司 上海 200002

1 引言

水是支持人們生活必不可少的物品，是生命之源。因為城鎮化水平的加快，各個城市的居民數量逐漸增加，產生更大的用水需求，而且對于用水質量比較關注。但是我國水源分布不平衡，要想保證供水平衡，就需要城市供水系統的支持。但同時，經濟的發展帶來較嚴重的環境污染，包括水污染比較嚴重，再加上水利用率較低，節約用水意識不足，使得城市供水系統面臨的壓力更大。特別是新時期城市供水系統的規模進一步擴大，支持的用戶進一步增加，也增加了系統運行的復雜性，需要采取科學的優化調度措施，實現智能化和自動化供水，滿足盡量多用戶的用水需求。

2 城市供水系統優化調度的概念

城市供水系統優化調度是結合設備監測系統得到的供水信息以及水分需求信息，建立預測模型，借助大數據技術等的專業計算，對未來時間段內的需水量進行科學預測，然后聯合對城市供水管網的分析以及優化調度決策模型的應用，考慮供水的經濟、安全等因素，制定出科學的調度方案，優化進行供水。進行城市供水系統優化調度需要建立在水壓穩定、水質達標、可以正常供水的基礎上。這項工作是保證城市內部各個單位、居民用水需求得到滿足的關鍵舉措。尤其是城市用水存在比較明顯的季節性、時時性差異，比如夏季用水需求增加，冬季用水較少等。借助城市供水系統優化調度可以實現各個區域和居民之間的平衡供水。

3 城市供水系統優化調度的現狀

3.1 調度模式比較落后 當前部分城市應用的供水系統優化調度模式采取的是傳統人工調度模式，按照技術人員的歷史工作經驗進行調度，自動化水平不足，工作效率較低，而且盲目性較強，對于用水量、供水量、水泵數量都無法準確計算。尤其是如果出現突發情況，難以準確估量出城市的用水量，因此可能導致斷水，給居民生產生活帶來較大的不便；而且也可能出現預測偏差較大，導致部分供水多余，造成浪費的問題。在當前生態文明建設要求下，傳統的調度模式已不能滿足城市用水需求，需要進行創新。

3.2 用水量預測不夠精準 實現城市供水系統優化調度，前提是對城市用水量進行準確的預測和調查。但目前來說，城市供水系統只能使用普通的時間序列法對城市用水量進行預測，誤差較大，尤其是天氣、環境、溫度與施工等對于城市用水量的影響很突出，這會導致相關部門給出的用水量估算結果相比實際情況有很大誤差，參考價值降低，導致城市供水系統優化調度出現問題。

3.3 缺乏自動化調度經驗 西方很多國家在城市供水系統中加入計算機進行優化調度，整體的自動化水平很高，對于用水量的預測比較準確，并且衍生出較多的軟件專門用于優化調度。但就我國來說，因為計算機發展速度落后于西方發達國家，雖然很多城市已經開始利用計算機技術進行城市供水系統的優化調度，但因為這方面的經驗不足，起步較晚、成本較高以及節約用水意識薄弱，導致系統運行不良，無法產生準確的優化調度結果。

3.4 系統和設備不匹配 隨著技術的進步，先進設備越來越多，類型更加多樣，對于供水設備也是如此。比如說水泵，出現變頻變速水泵，相比過去的設備有更高的供水效率。但是城市供水系統并沒有隨之進行革新，使得系統與設備之間不匹配，影響到優化調度工作。

4 城市供水系統優化調度的有效措施

4.1 建立完善的城市供水模型 隨著城鎮化進程的加快，城市內部的供水情況更加復雜，需要更準確地模型進行用水量的預測。所以進行優化調度需要先建立完善的城市供水模型。一是在當前城市供水系統管道的基礎上建立宏微觀模型，宏觀模型可以應對比例負荷供水問題，尤其是對于居民用水和工業生產用水交錯的地區；微觀模型可以分析城市供水系統的供水能力，校正系統運行時出現的變動和錯誤，這適用于水量需求多、情況比較復雜的城市。二是建立供水管網調度模型，考慮水力、水量、供水時段、水泵負荷量、地理因素等的相關變量，同時根據不同地區與不同時間段，建立出多個子模型用于分析。每個子模型都是利用動態規劃策略進行計算，保證最終的模型可以應對各類用水復雜情況。三是對城市供水系統進行可行性預測分析，這是最困難的環節，因為對于城市供水系統可行性并沒有明確標準。但通過多年研究，可以將之進行優化，從給水系統的水力和可靠性方面進行分析。

4.2 建立智能化供水模式 新時期，相關單位需要積極借助計算機技術的應用，利用計算機設備輔助城市供水系統。需要積極學習城市供水系統中有效應用計算機輔助進行優化調度的案例，學習他們的先進經驗，然后立足于我國不同城市的特點，考慮不同地域的情況，建設適用于當前需求的城市供水系統，進行供水的優化調度。相關部門還需要建立相匹配的調度制度，發揮出計算機技術的優勢和作用。另外還要考慮天氣、施工、溫度等對于用水需求的影響。

4.3 優化調度算法 城市供水系統要想實現有效調度，需要建立模型，利用先進的算法通過模型進行計算，得出最佳的調度策略。而這就需要優化調度算法，節約計算時間，精確計算結果，可以提高供水系統的工作效率，實現優化調度的目的。比如某些城市供水系統中的非線性供水網絡，最適用的算法是雙層自適應遺傳算法，其可以優化供水網絡結構，通過自適應遺傳算法可以循環搜索的特性，快速找到供水網絡的較優的拓撲結構，進而實現優化供水調度的目標，提高供水效率。

5 結語

城市供水系統在生活中存在著不可替代的作用。新時期因為用水需求增加，系統運行面臨更加復雜的境地。為了保證正常供水，滿足大部分用戶的用水需求，減少水資源浪費問題，要實現城市供水系統優化調度，利用先進技術的應用實現對水資源的科學預測和合理分配，保證正常供水。