老舊小區(qū)供水改造工程方案優(yōu)選

馬 科

(北京市自來水集團(tuán)管網(wǎng)管理分公司，北京 100048)

老舊小區(qū)的改造是許多城市面臨的共同難題，隨著城市化的不斷推進(jìn)和人口的增長，老舊小區(qū)供水系統(tǒng)面臨著一系列嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。這些小區(qū)供水管網(wǎng)使用時(shí)間較長，存在老化、漏損、堵塞等問題，導(dǎo)致供水不穩(wěn)定、水質(zhì)下降，影響了居民的正常生活，故需要對供水管網(wǎng)進(jìn)行改造和優(yōu)化[1-2]。老舊小區(qū)二次供水改造對于改善城市居民的生活質(zhì)量、提升城市供水服務(wù)水平、推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展具有積極的影響[3]。通過優(yōu)化供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，減少漏損和浪費(fèi)，降低供水成本，提高供水系統(tǒng)運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用，可以為政府制定更科學(xué)的政策和管理措施提供依據(jù)，推動(dòng)城市供水管理的現(xiàn)代化和智能化[4-5]。老舊小區(qū)供水系統(tǒng)改造工程涉及眾多利益相關(guān)方，包括政府、供水企業(yè)、居民等，需要綜合考慮多方利益和需求，眾多學(xué)者也對此進(jìn)行了深入的研究。蘆建春[6]對太原市某老舊小區(qū)供水管網(wǎng)改造現(xiàn)狀和方案進(jìn)行了研究，針對具體問題提出了相應(yīng)的解決措施，提高了居民生活質(zhì)量。張春玲[7]對阜新老舊小區(qū)供水改造后的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析，表明供水改造后有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

基于此，對于老舊小區(qū)，為了得出效果更好、性價(jià)比更高的二次供水改造方案，通過構(gòu)建供水改造評價(jià)模型，分析比較了各個(gè)方案間的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，為類似項(xiàng)目提供了指導(dǎo)和借鑒。

1 工程概況

某小區(qū)建成于2008年，共有10幢住宅需要改造，其中3幢18層、2幢17層、5幢10層，共有住戶965戶。小區(qū)給水分區(qū)如下：12層以上為加壓高區(qū)；11—4層為加壓低區(qū)；地下室—地上3層為直供低區(qū)。小區(qū)消防、生活泵房共用1個(gè)，但系統(tǒng)分開設(shè)置，布設(shè)在地下室一層。

2 建立改造評價(jià)體系模型

將改造方案所需的建設(shè)成本和后期運(yùn)維成本之和定義為C，小區(qū)二次供水改造完成后應(yīng)達(dá)到的功能水平定義為F，供水改造方案的不同，其成本C和功能水平F也有所差異，故為了更好的對不同方案的優(yōu)劣性進(jìn)行評價(jià)與對比，借助價(jià)值工程理論綜合評價(jià)改造方案，通過比較各方案的價(jià)值系數(shù)V來選擇改造方案，理論公式表達(dá)式如下：

(1)

式中，C′—成本系數(shù)；F′—功能系數(shù)。

建立模型的具體步驟為：先通過問卷調(diào)查法來收集相關(guān)信息和資料，問卷調(diào)查對象為當(dāng)?shù)厮畡?wù)、施工單位和設(shè)計(jì)單位，以此來確定影響二次供水改造工程的關(guān)鍵因素。此次共收集有效問卷80份，對問卷數(shù)據(jù)開展效度分析和信度分析，表明問卷數(shù)據(jù)有效可用。組織專家對問卷中的影響因素進(jìn)行評分、整理、合并與篩選，得出最終影響指標(biāo)體系，再通過DEMATEL法和ANP法來計(jì)算出各影響因素的權(quán)重，具體影響指標(biāo)體系和權(quán)重計(jì)算結(jié)果見表1，改造方案影響因素打分等級見表2。

表1 影響二次供水效果的因素和權(quán)重值

表2 改造方案影響因素打分等級

確定好指標(biāo)權(quán)重W后，建立各方案的隸屬度關(guān)系矩陣R，矩陣R如式(2)所示：

(2)

方案中對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)打分的總?cè)藬?shù)為rmn。

將指標(biāo)權(quán)重與隸屬關(guān)系矩陣相乘得到某方案k的綜合評價(jià)向量Zk，根據(jù)式(3)計(jì)算得到方案k的功能評語Fk，式(3)表達(dá)式如下：

(3)

式中，zkp—方案k的子集隸屬度；vp—評語得分。

(4)

對于改造成本，則可通過式(5)進(jìn)行計(jì)算，式(5)表達(dá)式如下：

(5)

(6)

3 改造方案比選

小區(qū)改造前供水現(xiàn)狀以及改造原因?yàn)椋寒?dāng)前小區(qū)各樓棟3層以下生活水箱管與直供管接入口相同，為同一個(gè)市政接入口，由于城市的發(fā)展以及小區(qū)用水量的增大，在用水高階段部分直供區(qū)樓層可能存在水壓不穩(wěn)的問題。參考水務(wù)公司調(diào)查結(jié)果，小區(qū)總分表有較大差異，初步分析可能是部分室外埋地管線破裂漏水。目前在用的2套變頻恒壓供水設(shè)備有著頻繁故障、震動(dòng)大等缺點(diǎn)，影響正常使用。生活泵房內(nèi)所用管材類型屬于鋼塑復(fù)合管，不符合相關(guān)技術(shù)規(guī)定且在潮濕環(huán)境下容易腐蝕。除此之外，未在給水泵房內(nèi)安裝安防系統(tǒng)和自控遠(yuǎn)傳系統(tǒng)。當(dāng)前小區(qū)二次供水改造面臨的主要問題有：缺少完整的圖紙和統(tǒng)一的改造標(biāo)準(zhǔn)、居民接受改造程度不明確、獲取改造資金和改造后的維修服務(wù)。針對上述小區(qū)的情況，經(jīng)過現(xiàn)場勘查初步制定了3種改造方案，分別為高、中、低品質(zhì)改造目標(biāo)方案。

3.1 改造方案一(高品質(zhì))

(1)泵房建造方式為異地新建，原小區(qū)合用泵房改造為消防專用泵房，同時(shí)將生活給水泵房設(shè)置在地下室內(nèi)，新建給水泵房設(shè)計(jì)時(shí)參考最高標(biāo)準(zhǔn)，包括裝修、給排水設(shè)備、除濕等。

(2)小區(qū)供水方式選擇選擇疊壓式，加壓供水分區(qū)根據(jù)樓層劃分成低區(qū)和高區(qū)，配備疊壓供水設(shè)備兩套，直接從市政低壓供水管進(jìn)行吸水，按0.18MPa對吸水管入口壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(3)選擇進(jìn)口品牌穩(wěn)壓罐、給水泵和配套控制系統(tǒng)。

(4)管材配件采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼管材。其中室外埋地、地上一戶一表和地下室加壓供水管路全部換新，室外埋地管管徑不超過DN100，選擇304薄壁不銹鋼作為給水管管材，其余選擇球墨鑄鐵管，連接方式為承插式。室內(nèi)管線同樣選擇304薄壁不銹鋼，連接方式為管件承插焊。

(5)安裝智能管理系統(tǒng)，包括泵房設(shè)備安防、運(yùn)行數(shù)據(jù)等可視化展示以及遠(yuǎn)程控制等，同時(shí)應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，如二維碼功能(通過掃描二維碼能獲取泵房養(yǎng)護(hù)與巡檢等數(shù)據(jù))、自動(dòng)報(bào)警、數(shù)據(jù)更新以及短信推送等。

3.2 中品質(zhì)改造方案二

(1)泵房選擇分隔改造的方式，在小區(qū)原合用泵房內(nèi)設(shè)置一隔墻將生活泵房和消防泵房分隔開，再用與方案一相同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、裝修等。

(2)選擇變頻給水泵+水箱的供水方式，水箱選擇食品級不銹鋼成品水箱，根據(jù)樓層將加壓供水分區(qū)分為高、低兩個(gè)分區(qū)，安裝兩套疊壓供水設(shè)備，從水箱內(nèi)吸水，根據(jù)小區(qū)每日用水最高值的15%來設(shè)計(jì)水箱有效容積。

(3)選擇優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)品牌穩(wěn)壓罐、給水泵和配套控制系統(tǒng)。

(4)管材配件采用內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管。其中室外埋地、地上一戶一表和地下室加壓供水管路全部換新，室外埋地管管徑超過DN100時(shí)選擇K9級球墨鑄鐵管，泵房加壓出水管PN大于0.4MPa時(shí)選擇止脫膠圈接口，小于等于0.4MPa時(shí)選擇T型膠圈接口。室內(nèi)管線選擇內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管，閥門和管道之間使用法蘭連接[8-9]。

(5)智能系統(tǒng)與方案一相同。

3.3 低品質(zhì)改造方案三

改造方案三同樣分為(1)—(5)步，其中(1)—(4)和方案二相同，僅有(5)存在差異，具體如下：

(1)泵房選擇分隔改造的方式，在小區(qū)原合用泵房內(nèi)設(shè)置一隔墻將生活泵房和消防泵房分隔開，再用與方案一相同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、裝修等。

(2)選擇變頻給水泵+水箱的供水方式，水箱選擇食品級不銹鋼成品水箱，根據(jù)樓層將加壓供水分區(qū)分為高、低2個(gè)分區(qū)，安裝2套疊壓供水設(shè)備，從水箱內(nèi)吸水，根據(jù)小區(qū)每日用水最高值的15%來設(shè)計(jì)水箱有效容積。

(3)選擇優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)品牌穩(wěn)壓罐、給水泵和配套控制系統(tǒng)。

(4)管材配件采用內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管。其中室外埋地、地上一戶一表和地下室加壓供水管路全部換新，室外埋地管管徑超過DN100時(shí)選擇K9級球墨鑄鐵管，泵房加壓出水管PN大于0.4MPa時(shí)選擇止脫膠圈接口，小于等于0.4MPa時(shí)選擇T型膠圈接口。室內(nèi)管線選擇內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管，閥門和管道之間使用法蘭連接[8-9]。

(5)部分設(shè)置智能系統(tǒng)，僅安裝安防監(jiān)控系統(tǒng)和應(yīng)急搶修管理系統(tǒng)，未設(shè)置智能管理平臺(tái)。

3.4 改造方案價(jià)值評價(jià)

根據(jù)上述建立的改造評價(jià)體系模型對3種方案的功能系數(shù)、成本系數(shù)以及價(jià)值系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果分別如圖1—3所示。

圖1 不同方案的功能系數(shù)

圖2 不同方案的成本系數(shù)

圖3 不同方案的價(jià)值系數(shù)

從圖1—3中能夠得出方案一、二、三的功能系數(shù)分別為0.376、0.3322、0.2917；成本系數(shù)系數(shù)分別為0.3788、0.3270、0.3141；價(jià)值系數(shù)分別為0.9926、1.0161、0.9287。分析可知方案二價(jià)值系數(shù)最高，方案一次之，方案三最低，故從價(jià)值工程角度來考慮最符合的是方案二，其主要特點(diǎn)為管材選擇品質(zhì)較高的304薄壁不銹鋼管材，設(shè)備、穩(wěn)壓罐、給水泵等為進(jìn)口品牌，自身成本和安裝費(fèi)高出方案二近40%，初始成本對價(jià)值系數(shù)影響較大，但所用管材、配件等品質(zhì)較好，使用時(shí)間較長，維修次數(shù)少，所需保養(yǎng)費(fèi)用低，比較適合初始建設(shè)資金較多的小區(qū)。方案二在配件、設(shè)備、管材等品質(zhì)上次于方案一，但能夠滿足消毒、出水水壓、水質(zhì)等要求，所需要的建設(shè)安裝資金較少，方案性價(jià)比較高，適合小區(qū)改造工程量大，且初始建設(shè)資金較為緊張的區(qū)域。和方案二相比，方案三沒有建立智能信息平臺(tái)，同時(shí)減少了監(jiān)測點(diǎn)位的數(shù)量，這對小區(qū)供水系統(tǒng)后期使用、維護(hù)數(shù)據(jù)的管理以及監(jiān)測造成了較大的影響。經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)，方案二的功能系數(shù)遠(yuǎn)大于方案三，而兩種方案的成本系數(shù)差距較小，這就使得方案二、三的價(jià)值系數(shù)有較大差異。由此也能夠得出先進(jìn)技術(shù)和智能管理系統(tǒng)(影響因素16、17、43、44)能夠顯著提升小區(qū)二次供水整體改造效果和長期使用體驗(yàn)，在改造中需最大程度上完善此類系統(tǒng)，同時(shí)與水務(wù)城市智慧化管理平臺(tái)相連接。

4 結(jié)語

對于老舊小區(qū)，為了得到效果更好、性價(jià)比更高的二次供水改造方案，通過構(gòu)建供水改造評價(jià)模型，分析比較方案間的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，得到以下結(jié)論：

(1)以得出改造方案的價(jià)值系數(shù)為目的，通過問卷調(diào)查、專家討論等確定出關(guān)鍵影響因素，結(jié)合DEMATEL法和ANP法計(jì)算出各影響因素的權(quán)重，建立二次供水評價(jià)模型，實(shí)例驗(yàn)證結(jié)果表明模型的有效性。

(2)對小區(qū)供水現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行分析，提供了高、中、低三種品質(zhì)的改造方案，通過評價(jià)模型計(jì)算得出方案二價(jià)值系數(shù)最高，方案一次之，方案三最低。在投資經(jīng)費(fèi)有限的情況下，各影響因素中的管材和配件、信息監(jiān)測系統(tǒng)、管理系統(tǒng)對改造工程的影響最大，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。