節水型高校建設研究——以南方科技大學為例

馬 兵

節水型高校建設研究——以南方科技大學為例

馬 兵

[南方科技大學]

根據國家水利部、國家教育部、國家機關事務管理局等相關部門文件要求，各地高校要因地制宜，在高校層面率先節水控水，起到典型示范作用，以帶動社會共同節水。文章通過分析總結南方科技大學節水型高校建設經驗，提出“雙碳”背景下高校節水工作的可行性措施，包括用水管理及節水規劃、節水宣傳、搭建節水監管系統平臺、水平衡測試、終端節水器具改造、地下管網漏損檢測、非常規水源利用等，以期為其他高校節水工作的推進提供參考。

節水型高校；雙碳；可行性措施；非常規水源利用

一、引言

水是人類生存和發展的重要物質基礎，在全球氣候變化和人類活動的影響下，水資源的供給日益緊張，對人類的生產和生活造成了一定影響。在我國，部分城市供水資源短缺，地下水資源污染嚴重，已經嚴重影響到了現代經濟社會的蓬勃發展。高校作為社會主要用水單元，具有用水總量大，用水負荷集中的特點，高效節水也是實現國家節水目標的重要組成部分。但與國家節水行動戰略要求相比，高校節水工作還存在一定差距，需要對高校用水展開分析，進行科學的節水改造工作，這對于促進高校可持續發展，推動我國節水事業穩步前進，具有重要意義。

2019年4月，發展改革委、水利部聯合印發《國家節水行動方案》（發改環資規〔2019〕695 號），要求深入開展公共領域節水，并提出到2022年，建成一批具有典型示范意義的節水型高校。2020年8月，國家水利部發布《水利部辦公廳關于開展2020年高校節約用水有關工作的通知》，強調各級水行政主管部門要結合實際，采取有效措施，推進節水型高校建設。2022年5月，廣東省水利廳、教育廳、能源局聯合印發《廣東省節水型高校建設三年行動計劃（2022—2024年）》，提出到2024年底，廣東省級節水型高校建設比例不低于50%，其中大灣區內地九市不低于60%。

受諸多因素影響，國內外對高校用水與節水情況的研究存在很大差異。國外發達國家學者主要通過EPANET等管網水力模擬軟件，建立管網數字化模型，通過分析管網運行狀態、參數等，發掘潛在問題，提出優化方案。如Babar[1]建立了費薩爾巴德某區 EPANET模型，設計出該區域供水系統改造方案，降低了該區域用水成本。國內現有針對高校用水與節水的研究中主要是針對某個具體實例的經驗分享，張炎[2]舉例國外康奈爾大學和國內同濟大學等8所高校的水電節能改造項目，并分析了國內某高校的節水改造項目。王瑛等[3]收集整理北京市35所高校的用水節水數據，建立了多種方法協同作用下的北京市高校行業用水評價指標體系。

南方科技大學作為國家“雙一流”建設高校，“十四五”規劃期間，致力于實現國家“雙碳”目標，以節水型校園建設為抓手，通過節水管理、技術改造及宣傳教育，搭建綜合能源管理平臺，分級計量、監測水壓、水位，減少漏損，建設雨水回用系統，進行水資源再利用，提升水資源利用效率等措施，取得了顯著的節水效果，并于2021年底順利通過節水型高校驗收，成為廣東省第二批節水型高校。

二、改造前用水狀況分析

南方科技大學（簡稱“南科大”）校園總占地面積194.38萬m2，規劃總建筑面積為90多萬m2，校內現有綠化養護面積約105萬m2，景觀湖水域面積約為1.5萬m2。目前全年生活、教學、科研、綠化澆灌等用水量約130萬m3，主要為市政管網供水，其中綠化澆灌、道路澆灑和人工湖補水用水量約35萬m3。隨著學校二期建筑交付，用水量有逐年上升趨勢，需從以下幾個方面考慮節水。

（一）供水管網、終端設施老舊

校園一期供水網管道老化、閥門銹蝕、終端水頭老舊、日常用水過程中存在“跑、冒、滴、漏”現象，個別漏水點隱藏在排水井周邊，水流順著排水井流失，不易察覺，造成校園節水成效不明顯、水資源浪費，加重學校支出成本。

（二）人均用水量超定額，節水意識較差

據統計數據計算，2020年我校人均用水量為 238L/（人·d），略高于廣東省高校用水定額 219L/（人·d）。

表1為南方科技大學2019-2021年度用水總量情況表。通過分析該表年度計劃取水量及實際取水量數據可知，自2019年開始，南方科技大學年度用水量逐年上升，尤其在2021年，年度取水量上升高達40%。

表1 南方科技大學2019-2021年用水總量情況表

（三）計量器具缺損

供水管網不可避免存在物理漏損，漏量在空間分布、發生及持續時間上具有不確定性。漏損控制關鍵是主動感知漏損的地點、時間及漏量，在管網管理上，探漏遵循RLP（感知、定位、定點）原則，應用分區計量技術路線實現，安裝水表及數據采集設備，采集水量和壓力等，通過水平衡法計算管網漏量。[4]

改造前學校二級計量缺失，三級計量僅覆蓋生活區，科研實驗區、教學區無計量表具；部分水表存在品牌型號不統一、系統不兼容、老化、計量不準確等問題。

（四）非常規水源利用率低

改造前，學校僅有兩路市政水源供水。學校中水系統、綠化噴灌、人工湖補水及道路清洗等主要依靠自來水，中水、雨水回收利用率低。貫穿校前區的人工景觀河流直接流入大沙河，無循環利用，水資源浪費嚴重。

（五）終端用水器具落后

終端用水器具是節水的最后一個環節，也是校園節水的重點。Torrijos 等[5]發現簡單地更換節水水龍頭和調整其開啟度是降低用水量最經濟有效的辦法。南科大一期建筑由于建造年限較早，已投入使用十幾年，終端用水器具多為非節水型器。部分區域仍在使用漏水及控制水流效果差的鑄鐵螺旋升降式水龍頭，部分馬桶存在過度需水情況。

三、建設節水型高校改造措施

“節水型高校”是指普通高等學校通過一些先進而有效的措施，取得一定的節水效果。具體包括節水管理、節水技術應用及有效的宣傳教育等措施。通過節水技改及節水管理，能夠有效促進高校提升用水效率，引導教育師生樹立節水意識、養成節水習慣，示范和帶動全社會參與節水。[6]

（一）用水管理及節水規劃

南方科技大學于2020年發布《關于成立節水主管部門的通知》，將節水型高校建設納入南方科技大學總體發展規劃，提出學校未來將加大節水管理的投入重點，加大技術改造、定期開展水平衡測試、減少供水管網漏失率、雨水回用等幾個方面對節水型高校建設作出詳細規劃，并依據崗位職責有計劃地分配和組織開展節水改造實施工作。

為加強學校用水管理，提高水的使用效率，學校制定了一系列用水管理制度，不斷完善用水管理體系，包括《節約用水管理制度》《節約用水懲獎制度》《節約用水規劃》《用水計量管理制度》《供水管網設施設備日常巡檢維修制度》《節水工作會議制度》等相關的規章制度。

（二）節水宣傳

自成立節能節水領導管理小組以來，學校始終將節水宣傳教育作為推進節約能源資源工作的重要抓手。在教育上，積極開展研討關于水資源的合理分配等相關研討會，利用校園網絡普及和宣傳節能知識，懸掛節能橫幅、張貼節水海報、電子顯示屏推送等形式積極進行節水宣傳教育；在節水標志上，開展節水宣傳大使海選活動；并在用水場所、用水設施、器具旁邊粘貼有節水宣傳標志或標語。

（三）建設節水監管平臺

對學校重點區域及各樓棟用水實現分級計量，建立節水系統管理平臺，對各樓棟用水流量、水壓在線監測，實現用水計量、監測、存儲、報送、分析、預警等功能，見圖1。

圖1 南方科技大學節水系統管理平臺

對各用水單元實際用量的分類統計，根據各用水單元實際數量、規模和規律計算其基礎用水數據， 找出水量平衡關系和合理用水程度，挖掘科學節水潛力，找出管理的不足、并為改造措施提供支持；同時依據用水數據的分析進行漏損探測及精確定位，從而實現減少和避免漏損發生；此外通過對各單元的用水數據分析，可對用水終端器具進行更換優化，以及對供水設備進行優化控制管理。以智能化管理方式實現學校供水系統的安全穩定運行。

（四）地下管網漏損檢測及水平衡測試

據統計，我國供水管網漏損率在15%左右。減少漏損是節水的前提，也是節水工作的重要內容。

水平衡測試是指通過搜集供水系統總路及支路輸水量及用水量，統計、分析得出管道的漏損狀態。水平衡分析是用水單位對水資源進行科學管理的第一步，是節水工作的基礎。通過建立基本的用水檔案，健全計量管理體系，以制定合理的用水方案，達到科學管理，提高用水水平。

按照CJJ92規定的漏損檢測周期和方法，定期對地下供水管網進行漏損檢測，更換和維護老舊供水管網，并對供水管道進行水平和測試，加強用水管理，減少管網漏損。

（五）終端器具改造

節水器具及設備，如水龍頭、便器等，數量多、分布廣、使用頻率高，性能對節水效果影響大，一個關不緊的水龍頭一個月可流掉1-6m3水，一個漏水便器一個月可流掉3-25m3水。

基于此，對全校范圍內非節水型水嘴、潔具進行改造替換，使用符合GB/T 31436要求的節水產品，節水效果明顯。

（六）建設管網水壓監測系統

建設校園內供水管網壓力檢測系統，系統由多參數采集終端及綜合監管平臺組成。見圖2。對校園內各供水主管、支管進行實時壓力監測，設定報警閾值，當管道供水漏損、盜水、被破壞、壓力不足等情況發生時，通過智能終端采集管網壓力狀態，并上傳至綜合監管平臺，通知值班人員快速處理，大程度減少水資源浪費，降低巡檢成本，提升綜合管理水平。同時，利用物聯網技術，對學校各泵房水箱液位實時監測，防止跑水。

圖2 南方科技大學水壓監測管理平臺

（七）非常規水源再利用

非常規水源再利用包括雨水回收、中水回收再利用等。

雨水收集回用系統是指將地表徑流或現存雨水通過合理的收集、儲存至雨水儲水池，經自然沉淀、物理過濾和化學消毒后，用于綠化、沖廁、景觀補水、車輛沖洗等。

位于學校北部800米山坳的部九窩蓄水池及學校東北部長嶺陂水庫，蓄水充盈，可作為非常規水源再利用。其中部九窩蓄水池水域面積約8萬m3，蓄水量約50萬m3，可調蓄水量約30萬m3。與學校一山之隔長嶺陂水庫，庫容1754萬m3，地勢較高，以山為攔壩體，經山體滲漏水量每年約16萬m3。兩處水源經學校北側山腳水道排入大沙河，通過水道改造，對流經我校的非常規水截流再利用，補充我校人工湖及綠化灌溉。

雨水截流利用系統工作方式為：部九窩蓄水池溢流水經地表徑流入學校北區山腳水道，通過截留管道引入學校綠化供水管網，再經可拆卸過濾器簡單過濾后進入欣園綠化泵房，泵房水箱蓄水作為校北區綠化灌溉用水，溢流經二線關路蓄水池流入人工湖。人工湖中流進入臺州樓綠化泵房，作為校南區綠化灌溉用水。校北區山地雨水及水庫滲漏水直接經校內雨水管道補給人工湖，見圖3。

圖3 校園非常規水源供水系統簡圖

通過水源取樣檢測，兩處的水源水質達到地表水環境質量標準(GB3838-2002)Ⅲ類水體標準，可作為景觀湖及綠化灌溉用水。

據現場實測，豐水期，截流雨水流量91m3/h，枯水期，截流雨水流量36m3/h，全年截水量約35萬m3。

四、節水效益分析

上述節水措施是節水型高校建設的重要組成部分，通過合理的組織、規劃、制度建設、節水宣傳、數字化監測、管道改造等途徑，取得了良好的節水效果。

表2 2021年南方科技大學用水定額相關數據

備注：標準人數依據GB/T 32716 的計算方法：

根據上述計算方法，2021年度南科大標準人數人均用水量為212.85L/人/天，低于廣東省普通高校用水定額219L/人/天。

學校2021年實際總用水量為134.8萬m3，年度計劃用水為148萬m3，實際總用水量低于年度計劃用水總量。見表3。

表3 2021年實際用水量與計劃用水量對比

自創建節水型高校以來，通過節水及非常規水源利用并舉，年節水量約47萬m3，每年可節約自來水費用約215萬元，同時降低校區內生活供水及綠化景觀水體運行維護成本，表明本文所提節水措施具有一定的正確性及有效性。同時，學校師生節水意識增強，在生活上養成了節約用水的習慣。

五、結論及展望

創建節水型高校，不僅取得一定的經濟效益，也帶來了良好的社會效益。

針對南方科技大學節水存在的問題和困難，通過制定合理的管理措施引導師生合理用水，科學有效的工程改造措施及使用現行先進的節水型器具達到技術節水。工程節水通過管道改造、數字化監測及非常規水源截流再利用；管理措施節水通過健全管理制度及監察機制，輔以有效的宣傳手段來實現節水；節水器具方面，作為用水終端，節水型器具是建設節水型校園的重要載體，學校根據自身終端用水設施實際情況，選擇符合國家GBT31436-2015標準的節水型器具，包括出水量在2—7.5升/分鐘的水龍頭、一次沖水量不大于5升/次的座便器、出水量不大于15升/分鐘的淋浴器等。

從建設節水監管平臺、完善計量設施、使用新型節水型器具、到非常規水源再利用，南方科技大學不斷探索新型節水方式，因地制宜實現多手段結合，不僅實現了用水“節流”，更充分挖掘雨水資源，實現了用水“開源”。通過以上實踐，南方科技大學于2021年底順利通過節水型高校驗收，成為廣東省第二批節水型高校，具有典型示范意義。

南方科技大學節水型高校建設雖取得了一定的成果，但未來還有很長的路要走。

南科大作為科研型院校，實驗室廢水排放量較大，且有逐年上升趨勢。實驗室廢水成分復雜，包括有機廢水、無機廢水、溶劑廢水、重金屬廢水及其他廢水等。將實驗室廢水分類收集、處理，再回收可作為中水利用。

同樣，校園生活廢水污染程度低，用水量大且集中，處理回用靈活，將生活廢水回收作為中水水源再利用，具有極大的經濟效益。

除上述措施，后續應加大節水器具及新型設備推廣，完善用水數字化管理平臺，完善節水管理制度、獎懲機制、監察機制，引進其他節水示范工程，實現水資源的可持續利用。

[1]Babar T A, Khan S N, Hafiz M S K, et al. Water supply scheme system design for Peri urban areas of Punjab using EPANET[J]. Pakistan Journal of Geology, 2020, 4(1):34-42.

[2]張炎．高校水電節能改造項目管理研究[D]．武漢：武漢工程大學，2018．

[3]趙志剛,劉曦.北京高校節水現狀及合同節水探索與思考[J].北京水務,2019,206(03):12-16.

[4]張陽,謝玉平.沈陽某高校水平衡測試與節水潛力分析[J].內蒙古水利,2022(05):66-67.

[5] Torrijos V, Soto M. Dopico DC. Sostauga project: reduction of water consumption and evaluation of potential uses for endogenous resources[J].International Journal of Sustainability in Higher Education, 2020:1391 -1411.

[6]周雨寧. 節水型高校建設關鍵技術研究[D].沈陽工業大學,2022.

（責任編輯:趙鵬程）