淺談鳳翔探索全域規(guī)劃數(shù)字賦能在城鄉(xiāng)供水工程建設(shè)管理中的做法與經(jīng)驗(yàn)

文永勤，楊勇卓

（寶雞市鳳翔區(qū)水利局,陜西 寶雞 721400）

2005 年以前,通過實(shí)施“西部人飲解困工程”和“甘露工程”,鳳翔區(qū)解決讓群眾能喝上水問題。2006 年開始,實(shí)施的“農(nóng)村飲水安全項(xiàng)目”,讓越來越多的群眾喝上了干凈衛(wèi)生的安全水。2016 年起“飲水安全鞏固提升工程”的實(shí)施,全區(qū)農(nóng)村飲水安全得到基本鞏固,供水工程總體能力得到提升。期間,鳳翔區(qū)和全國(guó)農(nóng)村供水事業(yè)發(fā)展一起,經(jīng)歷了四個(gè)不同階段和不同標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)期。至2019年底,鳳翔區(qū)共有農(nóng)村安全飲水工程491 處（其中2016年～2020 年共建成農(nóng)村飲水安全鞏固提升工程153處,累計(jì)鞏固提升飲水安全人數(shù)16.01 萬人）,受益人口47.6 萬人,集中供水工程460 處,分散供水工程31 處,集中供水工程覆蓋人口占總工程覆蓋人口數(shù)93.5%,集中供水工程范圍自來水全部入戶,水質(zhì)綜合達(dá)標(biāo)率達(dá)到95%,小型工程供水保證率達(dá)到92%,規(guī)模以上工程供水保證率達(dá)到95%。

全區(qū)基本實(shí)現(xiàn)了供水設(shè)施全覆蓋,現(xiàn)階段農(nóng)村飲水安全基本得到鞏固和提升,但總體上來說農(nóng)村飲水安全工程標(biāo)準(zhǔn)不高,保障水平參差不齊,無法滿足鄉(xiāng)村振興發(fā)展需求。

1 農(nóng)村供水現(xiàn)狀

鳳翔區(qū)轄12個(gè)鎮(zhèn),160 個(gè)村民委員會(huì),1967個(gè)村民小組,15.83萬戶,52.65萬人,農(nóng)村總?cè)丝?7.6萬人,全區(qū)現(xiàn)有農(nóng)村供水工程491處,供水覆蓋全縣所有鎮(zhèn)村,供水人口47.6萬人。按照供水規(guī)模劃分,全縣千噸萬人規(guī)模供水工程2處,供水人口2.72 萬人,千人以上萬人以下規(guī)模供水工程146處,供水人口33.32萬人,千人以下規(guī)模供水工程312處,供水人口11.39萬人,100人以下分散工程31處,供水人口0.19萬人,全區(qū)農(nóng)村供水水管人員達(dá)到560多名。

根據(jù)最新水資源調(diào)查評(píng)價(jià)成果,鳳翔區(qū)水資源總量1.35億m3。其中地表水資源量0.73億m3,可利用量0.56 億m3,占地表水資源量0.73億m3的77%,地下水資源量為1.21億m3,地下水可開采量為0.793億m3,已開采0.784億m3,占可開采量98.9%。全區(qū)人均占有水資源量270 m3。全區(qū)人均占有水資源量遠(yuǎn)低于全國(guó)人均水資源量和全省人均水資源量,是一個(gè)典型的貧水縣區(qū)。

2 制約鳳翔農(nóng)村供水發(fā)展的主要因素

根據(jù)對(duì)鳳翔區(qū)現(xiàn)狀農(nóng)村供水分析,制約鳳翔農(nóng)村供水發(fā)展的主要指標(biāo)是區(qū)域水資源量配置不平衡、城鄉(xiāng)一體化水平不高以及供水管理現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用低三方面。

（1）水資源分配不平衡

全區(qū)地表水源利用率遠(yuǎn)低于地下水源利用率,未能實(shí)現(xiàn)空間水資源調(diào)配。全區(qū)利用地表水源工程主要為3 處,年供水能力380萬m3（含城區(qū)供水年290 萬m3）,農(nóng)村部分僅有90 萬m3,地下水源利用年利用766 萬m3,地表用水量?jī)H占地下用水量的11%,兼顧工農(nóng)業(yè)發(fā)展用水,全區(qū)地下水利用率已達(dá)到98.9%,地表水利用率達(dá)到85%,區(qū)內(nèi)水資源利用率已達(dá)到峰值。按照空間水資源均衡調(diào)配,全區(qū)可利用的空間水資源馮家山水庫左鄰而居,擁有充實(shí)的水資源量保證,是實(shí)施區(qū)域空間水資源調(diào)配可區(qū)內(nèi)水資源修復(fù)的關(guān)鍵。

（2）工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)層差不齊,工程處數(shù)基數(shù)大

雖經(jīng)過了“十一五”至“十三五”飲水安全和鞏固提升,但單組單村工程基數(shù)大,目前仍有單組單村供水工程333處,“十三五”鞏固提升改造162 處,仍有168 處需帶逐步提升,需提升改造的工程主要體現(xiàn)在蓄水構(gòu)筑物、管道標(biāo)準(zhǔn)不高,其中蓄水鐵罐還存在,配水管道仍存在部分漏損率偏高問題；規(guī)模化供水工程自動(dòng)化水平低,現(xiàn)集中連片供水工程、聯(lián)村供水工程、鎮(zhèn)區(qū)供水工程、縣城管網(wǎng)延伸供水工程僅只有1個(gè)工程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,工程無法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化管理水平。

3 解決農(nóng)村供水保障的辦法和措施

“十四五”以來,鳳翔區(qū)在項(xiàng)目實(shí)施過程中堅(jiān)持高質(zhì)量規(guī)劃定位,賦予智慧水務(wù)現(xiàn)代城鄉(xiāng)供水一體化管理新能。

（1）利用現(xiàn)有城區(qū)供水工程延伸管網(wǎng),連片化解決水資源匱乏農(nóng)村供水區(qū)域。

1）在2018 年省市大力推動(dòng)城鄉(xiāng)供水一體化建設(shè)步伐的同時(shí),立足區(qū)域?qū)嶋H,提出了鳳翔縣城鄉(xiāng)供水一體化規(guī)劃框圖,將全區(qū)劃分為4 個(gè)供水水源區(qū)域,充分利用地表水源,建設(shè)4 大水源10 大城鄉(xiāng)一體化供水工程。將鳳翔城區(qū)東北作為白荻溝水庫飲用水水源供水區(qū),將鳳翔北作為五指嶺水庫及區(qū)內(nèi)地下水混合水源供水區(qū),將鳳翔西北、西南以及東南區(qū)作為馮家山水庫水源供水區(qū)。

2）按照不同水源,區(qū)內(nèi)水資源匱乏程度及群眾殷切需求,社會(huì)事業(yè)發(fā)展規(guī)劃,建立分階段梯次推進(jìn)實(shí)施城鄉(xiāng)供水一體工程。鳳翔東片區(qū)是區(qū)內(nèi)渭北含腰帶水資源最為匱乏區(qū)域,區(qū)內(nèi)鎮(zhèn)村連片分布,供水人口2.17 萬人,且貧困村6個(gè),占區(qū)內(nèi)村46%,季節(jié)性缺水村占到7個(gè),人口占比60%以上,解決飲水安全問題尤為突出。在項(xiàng)目計(jì)劃推進(jìn)中,將該區(qū)作為首要實(shí)施區(qū)域,充分利用城區(qū)供水白荻溝水庫水源,糜桿橋凈水廠凈水,于2018年首個(gè)城鄉(xiāng)一體化項(xiàng)目推進(jìn)實(shí)施,2020年完成建成投用,原地下水源作為備用應(yīng)急水源進(jìn)行保護(hù)。

（2）項(xiàng)目實(shí)施賦予智慧水務(wù)現(xiàn)代管理新能。

項(xiàng)目實(shí)施中,充分提升供水系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理水平,解決城鄉(xiāng)供水工程點(diǎn)多、面寬、線長(zhǎng)、常規(guī)管理人員眾多、管理運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高的運(yùn)行難問題,鳳翔區(qū)將糜桿橋凈水廠與東片聯(lián)村供水工程集合開發(fā)利用智慧水務(wù)EMCP物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)方案、作為解決問題的主要措施。

開發(fā)應(yīng)用的寶雞市鳳翔區(qū)糜桿橋凈水廠與東片聯(lián)村供水工程EMCP物聯(lián)網(wǎng)云系統(tǒng),控制站點(diǎn)分散的28 處處理站,對(duì)水廠智慧水務(wù)控制中心,28 處處理站實(shí)行分級(jí)分權(quán)限管理,管理多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)指標(biāo),包括液位、濁度、頻率、泵運(yùn)行狀態(tài),并對(duì)數(shù)據(jù)匯總分析,利用云端數(shù)據(jù)傳遞,系統(tǒng)處理,終點(diǎn)移動(dòng)手機(jī)查看和控制。

1）在東片聯(lián)村供水工程開發(fā)利用的智慧水務(wù)EMCP物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)主要解決4方面問題。

①水廠、凈水廠、控制站點(diǎn)處理廠自動(dòng)化水平不高,大多局限于單點(diǎn)監(jiān)控或者局域網(wǎng)監(jiān)控。但系統(tǒng)需要擴(kuò)展時(shí),該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的多樣性、通訊協(xié)議統(tǒng)一,數(shù)據(jù)可以共享。

②原水廠組態(tài)軟件集中監(jiān)控、分布式管理對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求較高,新系統(tǒng)完全適合凈水廠對(duì)控制站點(diǎn)處理系統(tǒng)的需求。

③現(xiàn)有水廠預(yù)處理、生化處理、后續(xù)處理等自動(dòng)化程度較低,水處理系統(tǒng)的可靠性較差,新系統(tǒng)可以及時(shí)瀏覽水廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

④新系統(tǒng)不依靠調(diào)度人員人工發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度,不浪費(fèi)大量的人力物力,避免了調(diào)度人員則完全依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)度。新系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),調(diào)度人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。

針對(duì)解決問題,在EMCP物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)提供的水處理遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)主要設(shè)置了7 項(xiàng)功能。

圖1 東片聯(lián)村供水加壓站數(shù)字分析平臺(tái)

①將泵站格柵及進(jìn)水泵房、電氣系統(tǒng)、蓄水池、閘門控制系統(tǒng)等大型復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)以模擬動(dòng)畫、流程圖的方式展現(xiàn)凈水廠、控制站點(diǎn)處理云平臺(tái)多端展示和告警推送。

②建立了糜桿橋凈水廠集中管理、26 個(gè)村級(jí)末端分散控制,建立性能可靠的現(xiàn)場(chǎng)控制、過程監(jiān)視和計(jì)算機(jī)管理一體化的系統(tǒng),分級(jí)分權(quán)限展示具體村級(jí)站的運(yùn)行狀況,達(dá)到操作站和主站同時(shí)監(jiān)控。

圖2 糜桿橋水廠中心控制數(shù)據(jù)處理平臺(tái)

圖3 末端供水?dāng)?shù)據(jù)分析平臺(tái)

③完成對(duì)整個(gè)凈水廠、水庫、供水點(diǎn)工藝過程及全部生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制。

④采集凈水廠、控制站點(diǎn)廠各工藝過程的壓力、電氣參數(shù)及主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息。

⑤對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、儲(chǔ)存,對(duì)各類工藝參數(shù)做出趨勢(shì)曲線并自動(dòng)生成各類報(bào)表。

⑥報(bào)警系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種故障在中控室進(jìn)行聲、光報(bào)警,并能將故障分類打印。

⑦將傳統(tǒng)單站點(diǎn)單組態(tài)項(xiàng)目,拓展為統(tǒng)一管理的多個(gè)組態(tài)系統(tǒng)。新建項(xiàng)目可快速方便接入平臺(tái)。

4 取得成效與經(jīng)驗(yàn)

通過首個(gè)全域城鄉(xiāng)供水規(guī)劃項(xiàng)目的實(shí)施,工程效益發(fā)揮突出。對(duì)東片聯(lián)村供水工程一年多的運(yùn)行監(jiān)測(cè),項(xiàng)目13個(gè)行政村普遍使用上了安全穩(wěn)定的城區(qū)供水,區(qū)內(nèi)13村2.17萬人一年多來未受到季節(jié)性缺水的影響,在完善了東區(qū)供水水價(jià)和核算和核定后,每噸2.07 元的水價(jià)受到群眾的認(rèn)可,區(qū)自來水公司運(yùn)行管理為受益區(qū)鎮(zhèn)村提供了專業(yè)和高質(zhì)量的供水服務(wù),在區(qū)自來水公司年度水量供應(yīng)統(tǒng)計(jì)中,東片聯(lián)村供水工程初期供水量達(dá)到了近30 萬噸。

東片聯(lián)村供水工程的建成主要體現(xiàn)在全域性城鄉(xiāng)供水一體化的統(tǒng)一規(guī)劃,集中解決水資源匱乏區(qū)為先導(dǎo)的分階段梯次推進(jìn)城鄉(xiāng)一體化解決辦法。

工程開發(fā)利用的智慧水務(wù)EMCP物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái),集中監(jiān)控,分級(jí)分權(quán)限管理,快速響應(yīng),降低成本,減少能源消耗,采用先進(jìn)的節(jié)能降耗控制技術(shù),節(jié)能效率高,為實(shí)現(xiàn)真正的無人值守供水,安全可靠。同一平臺(tái)的接入,不僅能夠統(tǒng)一管理各個(gè)項(xiàng)目。后期新項(xiàng)目建成后,可快捷方便接入,既可滿足分站的實(shí)時(shí)監(jiān)控,又可滿足總站的集中管理；既避免分站總站多套系統(tǒng)重復(fù)建設(shè),節(jié)約了成本；又避免后期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)打架,為最終決策提供更加統(tǒng)一和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

集中對(duì)各凈水廠、控制站點(diǎn)廠、泵站、水廠等部門的自動(dòng)化監(jiān)控,統(tǒng)籌管理各分布項(xiàng)目,有效地實(shí)現(xiàn)工藝處理的控制、診斷和統(tǒng)一調(diào)度。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水廠、水處理廠的各類等重要參數(shù),實(shí)時(shí)記錄包括進(jìn)水流量等各個(gè)工藝的數(shù)據(jù),替代崗位員工抄表、查崗等。節(jié)約人力開支,提高管理效率。

集中管理、分散控制將風(fēng)險(xiǎn)分散,確保系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)內(nèi)部的配置和調(diào)整靈活,構(gòu)建彈性化,可根椐不同工藝處理要求及用戶需求進(jìn)行優(yōu)化。

5 結(jié)語

鳳翔城鄉(xiāng)供水的主要做法基于規(guī)劃的全局引領(lǐng),空間上水資源的合理調(diào)配使用,建設(shè)實(shí)施上的按需梯次推進(jìn),監(jiān)管一體的現(xiàn)代化供水管理技術(shù)應(yīng)用,為新時(shí)期城鄉(xiāng)融合發(fā)展提供了實(shí)踐驗(yàn)證,其發(fā)展思維、實(shí)施方案、主要舉措推崇創(chuàng)新,值得借鑒。