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

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,實施的“農(nóng)村飲水安全項目”,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)和全國農(nóng)村供水事業(yè)發(fā)展一起,經(jīng)歷了四個不同階段和不同標準的建設(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)綜合達標率達到95%,小型工程供水保證率達到92%,規(guī)模以上工程供水保證率達到95%。

全區(qū)基本實現(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)村飲水安全工程標準不高,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個鎮(zhèn),160 個村民委員會,1967個村民小組,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)村供水水管人員達到560多名。

根據(jù)最新水資源調(diào)查評價成果,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低于全國人均水資源量和全省人均水資源量,是一個典型的貧水縣區(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)地表水源利用率遠低于地下水源利用率,未能實現(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,地表用水量僅占地下用水量的11%,兼顧工農(nóng)業(yè)發(fā)展用水,全區(qū)地下水利用率已達到98.9%,地表水利用率達到85%,區(qū)內(nèi)水資源利用率已達到峰值。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,擁有充實的水資源量保證,是實施區(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)標準層差不齊,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、管道標準不高,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個工程實現(xiàn)自動化控制,工程無法實現(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)在項目實施過程中堅持高質(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 年省市大力推動城鄉(xiāng)供水一體化建設(shè)步伐的同時,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,社會事業(yè)發(fā)展規(guī)劃,建立分階段梯次推進實施城鄉(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,占區(qū)內(nèi)村46%,季節(jié)性缺水村占到7個,人口占比60%以上,解決飲水安全問題尤為突出。在項目計劃推進中,將該區(qū)作為首要實施區(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年首個城鄉(xiāng)一體化項目推進實施,2020年完成建成投用,原地下水源作為備用應(yīng)急水源進行保護。

（2）項目實施賦予智慧水務(wù)現(xiàn)代管理新能。

項目實施中,充分提升供水系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理水平,解決城鄉(xiāng)供水工程點多、面寬、線長、常規(guī)管理人員眾多、管理運營費用高的運行難問題,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),控制站點分散的28 處處理站,對水廠智慧水務(wù)控制中心,28 處處理站實行分級分權(quán)限管理,管理多個監(jiān)控點指標,包括液位、濁度、頻率、泵運行狀態(tài),并對數(shù)據(jù)匯總分析,利用云端數(shù)據(jù)傳遞,系統(tǒng)處理,終點移動手機查看和控制。

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)云平臺主要解決4方面問題。

①水廠、凈水廠、控制站點處理廠自動化水平不高,大多局限于單點監(jiān)控或者局域網(wǎng)監(jiān)控。但系統(tǒng)需要擴展時,該系統(tǒng)實現(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、分布式管理對網(wǎng)絡(luò)要求較高,新系統(tǒng)完全適合凈水廠對控制站點處理系統(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)出指令實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度,不浪費大量的人力物力,避免了調(diào)度人員則完全依靠個人經(jīng)驗進行調(diào)度。新系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,調(diào)度人員可以及時發(fā)現(xiàn)和處理。

針對解決問題,在EMCP物聯(lián)網(wǎng)云平臺提供的水處理遠程監(jiān)控平臺主要設(shè)置了7 項功能。

圖1 東片聯(lián)村供水加壓站數(shù)字分析平臺

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

②建立了糜桿橋凈水廠集中管理、26 個村級末端分散控制,建立性能可靠的現(xiàn)場控制、過程監(jiān)視和計算機管理一體化的系統(tǒng),分級分權(quán)限展示具體村級站的運行狀況,達到操作站和主站同時監(jiān)控。

圖2 糜桿橋水廠中心控制數(shù)據(jù)處理平臺

圖3 末端供水數(shù)據(jù)分析平臺

③完成對整個凈水廠、水庫、供水點工藝過程及全部生產(chǎn)設(shè)備的自動監(jiān)測和控制。

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

⑤對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行分析、處理、儲存,對各類工藝參數(shù)做出趨勢曲線并自動生成各類報表。

⑥報警系統(tǒng)將現(xiàn)場設(shè)備的各種故障在中控室進行聲、光報警,并能將故障分類打印。

⑦將傳統(tǒng)單站點單組態(tài)項目,拓展為統(tǒng)一管理的多個組態(tài)系統(tǒng)。新建項目可快速方便接入平臺。

4 取得成效與經(jīng)驗

通過首個全域城鄉(xiāng)供水規(guī)劃項目的實施,工程效益發(fā)揮突出。對東片聯(lián)村供水工程一年多的運行監(jiān)測,項目13個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)供水水價和核算和核定后,每噸2.07 元的水價受到群眾的認可,區(qū)自來水公司運行管理為受益區(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)計中,東片聯(lián)村供水工程初期供水量達到了近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)云平臺遠程監(jiān)控平臺,集中監(jiān)控,分級分權(quán)限管理,快速響應(yīng),降低成本,減少能源消耗,采用先進的節(jié)能降耗控制技術(shù),節(jié)能效率高,為實現(xiàn)真正的無人值守供水,安全可靠。同一平臺的接入,不僅能夠統(tǒng)一管理各個項目。后期新項目建成后,可快捷方便接入,既可滿足分站的實時監(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)計數(shù)據(jù)打架,為最終決策提供更加統(tǒng)一和準確的數(shù)據(jù)。

集中對各凈水廠、控制站點廠、泵站、水廠等部門的自動化監(jiān)控,統(tǒng)籌管理各分布項目,有效地實現(xiàn)工藝處理的控制、診斷和統(tǒng)一調(diào)度。

實時監(jiān)測水廠、水處理廠的各類等重要參數(shù),實時記錄包括進水流量等各個工藝的數(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、分散控制將風險分散,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)實施上的按需梯次推進,監(jiān)管一體的現(xiàn)代化供水管理技術(shù)應(yīng)用,為新時期城鄉(xiāng)融合發(fā)展提供了實踐驗證,其發(fā)展思維、實施方案、主要舉措推崇創(chuàng)新,值得借鑒。