大數(shù)據(jù)時(shí)代下的城市供水監(jiān)管探索與實(shí)踐

趙翠平

（廊坊市清泉供水有限責(zé)任公司，河北 廊坊 065000）

我國(guó)城市供水發(fā)展水平是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要標(biāo)志，也是居民生活水平的一個(gè)重要標(biāo)志。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的迅速發(fā)展與人民生活水平的提高，城市居民的用水需求日益加大，但是日益短缺的水源和城市脆弱的供水系統(tǒng)卻給城市化的發(fā)展帶來(lái)阻礙。脆弱的城市供水系統(tǒng)有待改善，這是大勢(shì)所趨。

一、我國(guó)城市的供水現(xiàn)狀

（一）水質(zhì)凈化工藝亟需改進(jìn)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展和人民生活水平的日益提高，我國(guó)城市居民對(duì)水質(zhì)的要求也日益提高。因此，城市在尋找大量地水源的同時(shí)，也應(yīng)該注重水質(zhì)的提高。然而，一般的凈水工藝已無(wú)法滿(mǎn)足安全飲用水的要求。據(jù)了解，目前我國(guó)現(xiàn)階段的凈水工藝仍以簡(jiǎn)單的沉淀、過(guò)濾和消毒為主導(dǎo)，雖然能去除濁度以及細(xì)菌，卻無(wú)法有效地去除病原微生物以及重金屬污染物。

（二）供水漏損率偏高

城市供水漏損率即為漏損水量與城市供水總量的比值。漏損水量主要指：未授權(quán)用水、計(jì)量誤差和漏耗損失等。近年來(lái)，我國(guó)城市供水的漏損率總體偏高。其原因主要體現(xiàn)在：一方面管道老化、材質(zhì)不達(dá)標(biāo)和管道安裝工藝不合格；另一方面，水表記錄出錯(cuò)、管理不善導(dǎo)致部分居民盜用水，造成水量計(jì)量出現(xiàn)誤差。這種人為原因造成的水資源浪費(fèi)也成為城市缺水的一大原因，這也是一種形式的管網(wǎng)損耗。同時(shí)也增加了供水企業(yè)的制水成本和制水企業(yè)的投資費(fèi)用。

（三）二次供水缺乏監(jiān)管

二次供水即公共供水在水源入戶(hù)以前經(jīng)過(guò)二度存儲(chǔ)、消毒和深度處理之后，利用容器或管道輸送到用戶(hù)的方式。這種方式是為了解決高地住宅、高層樓宇和多層住宅水壓、水量不足的問(wèn)題。通常二次供水的日常消毒是由物業(yè)公司來(lái)負(fù)責(zé)的，其產(chǎn)權(quán)主體是小區(qū)業(yè)主。但由于缺乏管理，相關(guān)規(guī)定不明確并且物業(yè)一般缺乏相關(guān)的配套設(shè)備，從而造成監(jiān)管缺失、體制不順等嚴(yán)重問(wèn)題。現(xiàn)階段，相當(dāng)一部分二次供水設(shè)備正處于無(wú)人管理或管理不善的狀態(tài)。這些日益嚴(yán)重的問(wèn)題若不解決，供水的二次污染將無(wú)法避免，供水水質(zhì)也會(huì)得不到保證。

二、大數(shù)據(jù)在城市供水監(jiān)管中的典型應(yīng)用

（一）水源和水廠(chǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用

1.水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵指標(biāo)篩選

在水質(zhì)日常監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和管控過(guò)程中，通過(guò)對(duì)水源、水廠(chǎng)，以及輸配水過(guò)程中的水質(zhì)指標(biāo)及其環(huán)境類(lèi)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，找出不同水質(zhì)指標(biāo)之間、水質(zhì)指標(biāo)與其它環(huán)境類(lèi)指標(biāo)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，可篩選出水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵指標(biāo)。

2.水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型建立

以歷史水質(zhì)數(shù)據(jù)、相關(guān)水文及環(huán)境類(lèi)等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)應(yīng)用各類(lèi)數(shù)據(jù)特征挖掘與分析技術(shù)，構(gòu)建時(shí)間序列、回歸分析等風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，可對(duì)水質(zhì)指標(biāo)的未來(lái)數(shù)值和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)單點(diǎn)閾值、多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)等方式進(jìn)行水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

3.水廠(chǎng)運(yùn)行工藝調(diào)整輔助決策

通過(guò)分析原水關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)在工藝流程中的變化情況，并對(duì)工藝運(yùn)行參數(shù)如藥耗、濾池反沖洗周期、排泥周期等，以及出水水質(zhì)情況同步分析，可基于不同進(jìn)出水水質(zhì)條件下的運(yùn)行工況和水質(zhì)預(yù)警結(jié)果構(gòu)建工藝調(diào)整輔助決策模型。當(dāng)面臨水源地水質(zhì)突變、水廠(chǎng)藥耗增加等相關(guān)參數(shù)變化問(wèn)題時(shí)，可將相關(guān)信息作為輸入?yún)?shù)，利用輔助決策模型模擬出水情況，從而避免了人為判斷的主觀性。此外，輔助決策模型也可預(yù)測(cè)出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)條件下對(duì)應(yīng)的水源地水質(zhì)預(yù)警值及工藝藥耗最小值。

（二）供水管網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用

在明確供水管網(wǎng)運(yùn)行事故具體評(píng)價(jià)對(duì)象前提下，根據(jù)供水管網(wǎng)大數(shù)據(jù)，可建立模型對(duì)供水管網(wǎng)的運(yùn)行事故評(píng)價(jià)指標(biāo)發(fā)生概率進(jìn)行定量預(yù)測(cè)。進(jìn)一步結(jié)合管道級(jí)別、道路等級(jí)、人口密度等因素，可通過(guò)構(gòu)建定量判別指標(biāo)體系和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估管道風(fēng)險(xiǎn)影響程度，從而明確管道修復(fù)、更新改造的優(yōu)先級(jí)，科學(xué)劃定供水管網(wǎng)修復(fù)、更新改造的范圍。

（三）供水用戶(hù)服務(wù)信息大數(shù)據(jù)應(yīng)用

1.公眾反饋供水問(wèn)題熱詞與熱圖解析

以公眾反饋的供水客服、網(wǎng)絡(luò)輿情等數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)應(yīng)用的核心，通過(guò)解析問(wèn)題熱詞和熱圖，可精準(zhǔn)掌握服務(wù)痛點(diǎn)問(wèn)題與公眾輿情。進(jìn)一步結(jié)合與之相關(guān)的生產(chǎn)、營(yíng)銷(xiāo)等數(shù)據(jù)，開(kāi)展問(wèn)題溯源，可為改進(jìn)服務(wù)提供決策參考依據(jù)。

2.供水用戶(hù)用水行為分析

以供水客服數(shù)據(jù)中的供水用戶(hù)信息數(shù)據(jù)與供水管網(wǎng)末端小區(qū)二次供水?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合其它相關(guān)數(shù)據(jù)，采用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可構(gòu)建二次供水泵房指標(biāo)變量時(shí)間序列，繼而對(duì)不同序列之間的指標(biāo)變量的趨勢(shì)性、周期性及其隨機(jī)性進(jìn)行相關(guān)相異分析，在此基礎(chǔ)上總結(jié)得出該序列所代表小區(qū)用水行為變化趨勢(shì)。

總結(jié)：針對(duì)當(dāng)前城市供水監(jiān)管中存在的信息化水平較低、數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘不足等問(wèn)題，基于大數(shù)據(jù)分析中的數(shù)據(jù)挖掘和綜合評(píng)價(jià)等技術(shù)，利用相關(guān)性分析、隨機(jī)森林、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)分析算法，可對(duì)城市供水大數(shù)據(jù)潛在信息進(jìn)行提取分析，開(kāi)展大數(shù)據(jù)技術(shù)在供水安全動(dòng)態(tài)監(jiān)管與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警領(lǐng)域的應(yīng)用。