新发展理念下的城市绿色供水系统探索
导 读
在新发展理念指引下，绿色市政基础设施建设已成为我国城市发展的必然趋势，城市供水系统是市政基础设施中重要的一部分，如何走高质量绿色发展之路是面临的突出问题。提出了市政基础设施绿色发展理念及基本定位，基于绿色市政基础设施的概念，揭示了城市绿色供水系统安全、高效、低碳、生态、智慧的绿色理念和内涵，构建了城市供水系统绿色核心评价指标体系和评价方法，总结凝练了绿色供水保障技术，用以引领和指导城市绿色供水设施的规划设计和建设运维服务。
引用本文：熊水应，耿安锋，赫明水，等. 基于绿色市政基础设施理念的城市绿色供水探索［J］. 给水排水，2024，50（1）：17-21，31.
1 绿色市政基础设施发展理念
绿色市政基础设施系统构成从整体上分为城市环境、城市能源、城市交通三大板块和市政空间、市政景观、智慧方案内容的集成融合、，其中城市环境包括城市供水系统。
从满足社会经济发展、资源能源消耗、设施功能保障和自然环境和谐的要求出发，在总结国内外先进经验的基础上，提出市政基础设施绿色低碳高质量发展的理念及五个基本定位：
①安全：安全是市政基础设施建设的底线，市政基础设施是生命线工程，安全是最基础的保障。
②高效：高效是市政基础设施功能的要求，是新时代高质量发展的必然需求，是绿色市政基础设施发展的内在动力。
③低碳：低碳是绿色市政基础设施建设的目标，是践行社会责任与国际责任，实现碳达峰、碳中和目标的最重要支撑；要减少温室气体排放，采用清洁能源，坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展之路。
④生态：生态是绿色市政基础设施设计的基础，是社会发展的必然需求，更是美丽中国、美丽城市、美丽乡村的基础，环境友好的标志。
⑤智慧：智慧是市政基础设施管理的工具及手段，能够为用户带来优质、便捷的服务与体验，是安全、高效、低碳和生态的有力保障与强力支撑，同时也是各类设施建设运维机构的软实力标志。
绿色市政基础设施的建设基于安全、高效、低碳、生态和智慧这五大发展理念，可以有效改善城乡环境，提高新型城镇化质量，提升社会文明和生态文明建设水平。
2 绿色供水系统的基本内涵
2.1 功能定位
城市供水是民生工程的一项重要内容，供水影响着广大居民的身体健康以及生活质量和社会的稳定。所谓绿色供水，是指既能满足当代人的生活需求，又不影响后代人需要的一种尊重自然规律的发展模式，是基于绿色市政基础设施安全、高效、低碳、生态、智慧的绿色发展理念，构建供水安全多级屏障，全流程保障饮用水安全。绿色供水系统的功能定位为：建立从“源头到龙头”的全流程饮用水安全保障体系，注重集约低碳和节水低耗的绿色功能，强调供水设施的安全可靠，水质优质，水量水压充足，对供水设施的规划、设计、建设和运行管理实现全过程智慧服务，推动全行业的绿色技术水平，智慧供水。
2.2 基本属性
城市供水遵循绿色市政基础设施总体功能定位，基本属性确定为：全程管控、安全优质、保量保压、节水低耗、智慧供水。
全程管控：强调供水工程从水源到用户龙头的水质、水量、水压的全程保障，每个过程和单元做到多屏障管控。
安全优质：确保安全供水，推行绿色水处理工艺，采用绿色管材和药剂，提供高品质饮用水，可直饮。
保量保压：水量水压满足绿色供水要求。
节水低耗：节约水资源，水厂排泥水全部处理，回收利用；低能耗、低药耗，绿色经济。
智慧供水：生产运行自动化、业务管理信息化、客户服务智慧化。
3 绿色供水系统指标体系及评价
基于绿色市政基础设施五大发展理念，提出符合我国国情的城市供水工程绿色评价指标，构建供水基础设施技术核心指标体系。指标体系以体现行业引领和功能提升为出发点，实现从源头到龙头的全程保障。核心指标包括安全韧性、高效集约、低碳节能、生态和谐、智慧服务5 个目标层的19 项指标。根据这些指标的重要性，参考每个目标层下的指标个数，经综合权衡计算后得出五个目标层的占比和每个指标的权重，形成城市供水系统绿色核心指标和评价方法，具体评价指标、权重和评价等级判定如表1所示。
表1 供水系统绿色核心指标及评价等级判定
图片
注：①供水系统用地节省率是指水厂及泵站实际的占地面积低于国家标准最高限值的百分比。②6项系统是指供水SCADA系统，管网GIS系统(管网信息管理系统)，客户服务系统，抄表和营业收费系统，监测预警系统和计算机辅助决策系统6个部分。
就指标重要性而言，安全韧性、低碳节能目标层面的权重分别为32%和25%，这也是符合市政基础设施优先保障安全的功能属性，另外，低碳节能与国家的“双碳”目标直接相关，也是供水系统重要的考核指标；高效集约次之，占比18%，生态和谐和智慧服务分别为12%和13%。
评价分为优、良、中、差4个等级，分别赋予相应的分值范围、定量指标范围、定性指标评价要求，将各指标权重与评价得分的乘积进行加和，得出方案的综合评价得分。当总得分分别达到50分、60分、70分、80分、90分时，绿色供水等级分别为一星级、二星级、三星级、四星级和五星级。
4 绿色供水系统保障技术及实施
4.1 技术途径
在绿色供水设施评价体系研究、典型案例分析的基础上，总结凝练绿色供水保障技术体系。基于绿色市政基础设施的理念，探索工程实施技术方法，实现绿色市政供水系统的可行技术，引领和指导城市绿色供水设施的规划设计和建设运维服务。
（1）全程管控保障安全供水。绿色供水要全面提升城市供水安全保障水平。牢固树立饮用水安全保障工作的整体性概念，将风险管控意识贯穿于饮用水安全保障全过程。建成安全、均等、高效的城市现代化供水体系，从技术、管理、服务等不同角度建立从源头到龙头的多级屏障风险管控体系及全过程饮用水安全保障体系，确保龙头水水质优良、水量充沛、水压稳定，提升城镇供水服务效率和水平，让人民群众喝上放心水、用上舒心水。
（2）漏损控制助力绿色低碳。供水管网漏损不仅浪费饮用水资源，也造成了能源浪费，为实现绿色低碳的目标，应加强管网漏损控制。结合城市更新、老旧小区改造、二次供水设施改造和一户一表改造等实施供水管网改造工程；依据《城镇供水管网分区计量管理工作指南》，推动供水管网分区计量工程；积极推进供水管网压力调控工程，统筹布局供水管网区域集中调蓄加压设施，切实提高调控水平；开展供水管网智能化建设工程；建立从科研、规划、投资、建设到运行、管理、养护的一体化机制，完善供水管网管理制度，提高运行维护管理水平。
（3）智能运维降低药剂消耗。智能运维要做到工艺运行的智慧化。水处理过程中要投加各种药剂，除了合理的选择药剂外，药剂的自动化投加也非常重要，既可减轻工作人员的劳动强度，还可以控制合理的投加量，降低药耗。进一步对传统厂站自动控制系统进行数字化改造，考虑到各种影响因素、投加滞后性影响等，开发合理先进的智能算法建立数学模型，精准控制药剂投加量，实现了生产精细化控制，使之初步具备自学习能力，水处理单元适应性变得更强，使生产更加安全可靠，并显著降低水厂生产药耗。
（4）智能管控助力服务升级。构建新一代信息技术与供水业务深度融合的智慧水务体系。全面普及地理信息数字化建设，推进在线感知监测、工艺过程自动化、智能技术等方面的技术进步，发展行业先进控制技术，实现控制智能化。构建水务工业互联网等信息基础设施，建立保障水务行业数据采集与应用的信息安全体系，挖掘数据价值、实现数据资源化。打造智慧管理工具，创新水务行业管理新模式，实现管理精准化。开发多目标水务业务模型和算法，实现决策智慧化。
4.2 实施措施
从水源开发、安全优质、保量保压、节水低耗、自然生态、智慧供水6个方面总结了绿色供水的技术要点，涵盖了取水、输水、净水、配水和二次供水工程的环节。
（1）水源开发。
①合理开发常规水源。天然地表水和地下水是饮用水的最佳水源，也是给水处理的常规水源。给水水源开发首先要开发好常规水源；水源选择时要做好勘察论证工作；水源开发时，要科学确定城市供水水源的开发次序。坚持以水定城、以水定地、以水定人、以水定产，坚定走绿色可持续的高质量发展之路。
②海水利用补充水源。海水利用主要包括海水淡化、海水直接利用和海水化学资源利用等三个方面。海水淡化利用就是利用海水脱盐生产淡水，开发海水淡化技术，如膜法和蒸馏法(热法)等；海水直接利用是指以海水为原水，直接替代淡水作为工业用水、生活用水和农业用水等有关技术；海水化学资源利用是从海水中提取各种化学元素及深加工利用。
③污水再生多效利用。要因地制宜利用再生水；再生水用于多种用途时，应按不同用途水质标准进行分质处理；结合再生水用途，选择成熟合理的再生水生产工艺；推进再生水饮用回用，包括间接饮用回用和直接饮用回用。
④雨水渗蓄水源储备。贯彻海绵城市建设理念，利用大面积收集面集雨，利用渗透设施集雨，促渗减排提高地下储备；对收集的雨水和降雨就地利用，要做好源头调蓄设施；雨水进入水源的水质不能有重污染，控制好雨水水质，保障水源质量。
（2）安全优质。
①水源防护源头管控。饮用水安全保障最重要的是水源保护，将风险隐患前移、控制在源头；加强城市水源储备，做好水源地和取水工程的源头水质管控工作，改善取水水源水质；加强取水设施巡检监控及水源预警等。
②工艺保障提高水质。绿色工艺对水的性质，特别是水的天然化学属性的干扰和影响最少，所以应是优先选择的工艺；水厂设计要考虑足够的弹性和韧性，以满足城镇用水对水质、水量和水压的用水需求；为提高优质饮用水集中供给率，要建设优质饮用水厂，实现更为精细化的管控。
③输配过程绿色安全。水厂出厂水通过输配水管道送到终端用户过程中，一定要保证水质安全。输配水工程中首先要选择好管材，选择绿色优质管材；同时，从各个方面要保证饮用水在管道中的水质稳定，既不腐蚀管道又不产生结垢现象；合理投加消毒剂，保证管网中余氯适量并控制消毒副产物的生成。
④末端管理优质健康。饮用水的目标是保证最终用户龙头水的达标，《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2022）从卫生学、安全学的阶段逐渐迈向健康学阶段，绿色供水的目标是末端优质健康。为实现龙头水的舒适健康，要做好二次供水的水质保障工作，提标改造二次供水设施，加强用户末端水质管理。
（3）保量保压。
①水源建设保障水量。水量保障首先是水源要有保障，必须选择好水源地，优选水量充沛的水源；做好取水工程的设计，保证取水设施的稳定可靠。
②应急备用多源储备。单一水源供水的城市应建设应急水源或备用水源，备用水源应能与常用水源互为备用、切换运行。建设应急水源增加备用；储备应急净水处理技术，及时应对；加强设备应急投运能力，及时恢复供水。
③综合调度保障水压。城市供水系统要进行综合调度，采用泵阀联控技术稳定管网水压；二次供水设施管控，提供用户舒适压力；定期定量实施老旧管网改造，形成良好的管网输配能力，保证城市供水合适的压力。
（4）节水低耗。
①节水节地循环集约。对水厂排泥水进行全面的处理，滤池反冲洗排水、初滤水等进行回收利用，实现排泥水处理的循环利用；水厂总平集约化布置，节省占地；采用高效处理工艺技术，节省用地；水厂建构筑物叠合、组合布置，减小用地。
②节能省药绿色低碳。降低供水系统的能耗，做到绿色低碳，首先要控制好水泵的电耗，要开发水泵站节能降耗的技术；采用内壁光滑、输送能力大的绿色管道，选用摩阻小、流通能力大的阀门，运用好管阀节能技术；合理选用混凝剂和消毒药剂，降低药耗；开发出智能药剂投加系统，建设绿色低碳的智慧水厂；利用光伏发电补充电力供应，充分利用可再生能源。
③控制漏损提高质效。采用压力管理的主动控漏方法，推进供水管网压力调控工程；实施供水管网分区管理，有效地提高供水系统管理水平和效益；完善供水管网管理制度，提高运行维护管理水平，控制漏损，提高质效。
（5）自然生态。
①适应场地现状特征。景观布局宜尽可能地保护自然、顺应自然，尊重场地现状特征，从而实现人与场地、人与自然的和谐共生。
②营造绿色健康环境。景观设计理念将建构筑物融入自然环境，构建人与自然生命共同体；通过提高厂区绿化用地覆盖比例，建设花园式水厂或泵站。
③控制环境污染风险。水厂、泵站在施工和生产过程中会产生一定的废气、废水和废渣等污染，必须重视这些“三废”对周围环境产生的污染风险，控制好这些污染，使水厂、泵站和周围环境和谐共生，自然生态。
（6）智慧供水。
①构建智慧服务平台。充分运用物联网、云计算、大数据分析、三维实景技术、SOA（面向服务架构）架构等技术优势，构建新一代供水水务综合信息管理平台，可实现系统融合、资源共享的目标；通过信息资源整合、优化结构实现供水服务行业各种高新技术的融合发展。
②全流程数字化管控。新型数字技术助力传统水务行业升级，以新一代信息技术为手段，实现生产、运行、维护、调度和服务等全方位、全过程各环节高度信息互通、反应快捷、管理有序的高效节能、绿色环保、全流程数字化管控供水过程。建设数字孪生水厂和泵站；采用高新技术助力智能运维。
5 结 语
城市供水是城市建设重要的市政基础设施，是支撑社会发展和人民生活的重要保障。执行国家新发展政策，走高质量发展道路，绿色将成为一种普遍的形态。基于绿色市政基础设施理念的城市供水内涵体现在全程管控、安全优质、保量保压、节水低耗、智慧供水等各个方面，城市供水系统应贯彻落实绿色发展的理念，贯穿使用绿色供水技术，努力将城市供水打造成安全、高效、低碳、生态、智慧的城市生命线。
