濟南公共用水領域水資源浪費原因分析

張 宇，孫健濱，魏 薇

（濟南市南水北調工程建設管理局，山東 濟南 250099）

濟南市區經十路某學校1960年建立，現有小學部和初中部共38個班級，在校師生2 000余人。由于建校時間較早，雖經多次改造，但依然存在一些老式非節水型用水設備，存在粗放式用水行為和水資源浪費現象。

1 用水量和浪費水量估算

經實地調查，該學校存在水資源浪費的用水設備主要是串聯式大便池（感應式）和男衛生間用整體式小便池。串聯式大便池共有14組，每組有4個大便池位和1個40 L的水箱，當有人進入衛生間時，觸發感應器，水箱開始注水，當充滿時，一次性將水排出水箱，沖入底部串聯的4個大便池位，在遠端進入下水道。缺點是當一個人使用大便池時或有人進入衛生間使用小便池時感應器即啟動，水箱開始注水。保守估算，該類型大便池至少浪費約20%以上的用水量。按學生白天在校時間12 h計算，扣除上課時間約6 h，每天實際使用時間約為6 h，全年按300 d計算，合計每年浪費至少705.6 m3（詳見表1）以上的水資源。

男衛生間用整體式小便池共有6組，底部尺寸約為300 cm×30 cm×20 cm，體積約為180 L，上部為帶有多個出水孔的PVC長管，閥門式手動開閉。經調查，該類型的小便池一般是24 h開啟，節假日也未關閉。按學生白天在校時間12 h計算，上課時間約6 h，每天學生實際使用該類型小便池時間僅約為6 h左右。保守估算，該類型小便池至少浪費約50%以上的用水量。全年按300 d計算，合計每年浪費至少為6 609.6 m3（詳見表1）以上的水資源。

經保守估算，串聯式大便池和整體式小便池合計每年（按300 d計算）浪費約7 315.2 m3的水資源。經調查，該學校2017年總用水量為42 496 m3，經估算，至少約17.2%的水資源浪費了。

表1 粗放式用水設備用水量統計和浪費水量推算

2 水資源浪費原因分析

對該學校的水資源浪費現象進行分析，造成浪費的原因可以歸納為以下主要三個方面：

1）粗放式非節水老式用水設備在使用過程浪費了多少水量較難計算。由于該校建校時間較早，節水型沖洗設備尚未推廣，這些沖洗設備所在的男女衛生間是該校學生如廁的主要地點。這些沖洗設備可以正常工作，確實起到了學生如廁后必需的沖洗作用，使衛生間保持了必要的清潔。由于實際使用時間、需保持一定的清潔度等因素，很難確定和計算單個用水設備浪費多少水資源。

2）粗放式非節水用水設備手動節水實施難度大，改造成本高。該學校的串聯式大便池和整體式小便池共有20組，分布在兩座教學樓的各樓層。而且由于是整體式大、小便池，單次沖洗所需水量較大，頻繁開關會造成沖洗時間較短，達不到清潔要求。如果想要通過專人管理、手動開關達到節水的目的，實際操作難度大，可行性小。而且由于數量較多，如果要進行節水改造，需要對原有的用水設備和混凝土大便池等設施進行拆除，再重新購置新型節水沖洗設備和裝修，成本較高，這也會造成額外的浪費。

3）水資源費用占比小，浪費成本低。經調查，該學校每年的辦公經費約為200萬元，水費為2.7元/m3，2017年總用水量為 42 496 m3，支出11.47萬元，為辦公經費的5.7%。如按每年7 000 m3的浪費水量計算，則浪費的水費約為1.89萬元，僅為辦公經費的0.95%，水資源費用占比小，浪費成本低。學校出于易管理、方便使用、浪費成本低、節水改造成本高等因素，未對粗放式用水行為和浪費現象采取實質性改進。

3 全市公共用水設備浪費水量推測

以該學校每年浪費約7 000 m3水資源為參考，取5 000 m3為參考值。濟南全市幼兒園、中小學校、高等院校超過1 000余所，很多學校，特別是建校時間較早的學校也在使用粗放式非節水用水設備，保守推測至少為該學校的100倍。全市公共廁所、商場、辦公樓等公共區域也存在著大量粗放式非節水用水設備，同樣保守推測至少為該學校的100倍，以此可推測全市公共用水領域每年約有100萬m3以上的水資源在使用過程中浪費了。

4 對策和建議

據調查，要將這些粗放式非節水用水設備全部更換，成本較高，實施難度大。為此，構思設計一種城市用水智能化網絡控制和監控系統，在不改變原有用水設施的基礎上，以最小的投入實現各用水領域用水智能化、節約化、精細化、網絡化，提升公共用水和節水管理能力和水平。

該控制系統由控制端、智能控制器、電子水閥、數字化在線流量計等組成。工作原理：在不改變、不更換學校或城市公廁、綠地澆灌等原有的管路、水箱、沖洗、澆灌等用水設備的基礎上，在用水設備進水管線上安裝一個電子水閥，水閥由可語音控制和可遠程控制的智能控制器控制，可由控制端（計算機、手機等）遠程設定出水時段、閥門開啟度等參數。智能控制器同時可連接聲音接收器，根據感應用水區域內的聲音強度開啟或關閉電子水閥和執行簡單的語音命令。在主要用水單元的進水主管線加裝數字化在線流量計，記錄通水時間、流速等數據并傳輸至控制端。每個智能控制器通過無線網絡或有線連接某個用水區域內的多個電子水閥。每個控制端通過網絡可連接多個智能控制器和多個數字化在線數字化流量計。控制端、智能控制器、電子水閥、數字化在線流量計的聯合使用，可實現用水精細化、節約化、智能化、數據化、網絡化的目的。

該控制系統具有以下優點：一是可有效、大幅減少公廁、綠地澆灌等粗放式非節水用水設備的用水量。每臺粗放式用水設備可節約50%～80%的用水量。如大規模應用，每年可節約極為可觀的水資源。二是不改變、不更換老式公廁、綠地澆灌等原有的沖洗、管路、水箱等用水設施的結構和設備，減少投入，節約成本。三是可與其他簡易沖洗水箱等用水設備聯合使用，使用水設備實現智能化控制。可自由組合、靈活使用。一個公廁內可使用一個智能控制器連接、控制多個電子水閥、聲音采集器。一個控制端可控制、連接多個智能控制器和數字化在線流量計，查看每個智能控制器和數字化在線流量計的數據。每個控制端之間也可互聯，形成城市用水監控大網絡。四是可實現各用水領域和區域的水量數字化監測和統計，可接入城市水資源管理系統、智慧城市等數據大平臺，實現數據共享，便于大數據分析和精細化管理等。五是無技術難題，成本低，不需要高端的科技和技術，在現有的科學技術基礎上，能夠實現此系統的應用和推廣。