智慧供水之水厂调度管理：源头保障与运行管控

2026-01-27

水厂作为供水企业核心的制水单元,承担着取水、制水及送水的关键职能,水厂调度管理则贯穿该单元运行全流程,是保障供水稳定、安全与高效的核心环节。本文基于供水调度的专业逻辑,从取水调度管理、制水调度管理、送水调度管理三个核心维度,系统梳理水厂调度各环节的管理对象、潜在风险及防控措施,详细阐述调度管理的操作规范与运行机理,融入智能监测设备应用,为水厂调度工作的标准化、精细化开展提供实践参考,助力提升供水企业的生产运行质量与服务保障能力。

一、取水调度管理

取水调度管理是水厂生产的起点,涵盖取水构筑物、取水泵站、原水管道及厂外蓄水塘等关键环节的决策与控制,核心目标是通过智能监测与科学管控,保障原水稳定供给,规避取水过程中的各类风险,为后续制水工艺奠定基础。

1.1 取水构筑物

取水构筑物作为原水采集的源头设施,其稳定运行是水厂生产的首要保障。目前大中型城市多采用地表水取水,常见的岸边取水构筑物包含取水头部、取水管、隔栅 / 隔网、集水间、阀门和泵房等关键组件,运行流程依次为取水头部入水、经取水管进入集水间、再输送至取水泵房。

该环节面临的风险多样,包括取水头部冰冻、被违法船只破坏、水生生物附着堵塞,取水管淤积与漏损,集水间淤积,阀门故障,泵房结构性损坏等设施风险,以及原水水质污染、藻类爆发、河床水位变化、异物堵塞、超取水权采水等运行风险。针对这些风险,需采取针对性防范措施:及时清理冰凌与附着生物,划定取水头部保护范围并加强巡逻,定期清理取水管与集水间淤积,对阀门和泵房进行预防性检查与维护;在水源地上游及取水头部增设智能水质监测仪,实时监测 pH、浊度、溶解氧等核心指标,超标时自动触发预警,快速阻断污染水进入水厂;通过雷达水位监测仪精准监测河床水位变化,预判枯 / 丰水期供水能力,结合视频监控防范非法排污;做好取水计量与超限告警,确保合规取水。

部分大型水厂会采用多水源取水模式,如上海市浦西区通过三个水库供水,利用围堰闸门切换运行模式以避咸、减藻,在咸潮发生时通过水库间原水补充保障生产。此外,受全球气候变化影响,水源地自然灾害风险上升,需在智能监测基础上强化应急管理,做好防线前置与资源储备,防范大规模水源灾害对供水的冲击。

1.2 取水泵站

取水泵站为原水输送提供动力,其效能直接影响生产能耗与成本,尤其对于水源地远离水厂的大型城市,取水泵站的智能化管理更为关键。取水泵站的核心环节包括泵机、电机、阀门、控制器、传感器、站内管道、流量计及吊架等附属设施,运行流程为打开保险机关(如有)、启动电机、通过传感器实时采集数据、待运行平稳后打开阀门,期间通过流量计精准计量取水量。

潜在风险主要分为设施风险与运行风险:设施风险包括泵机故障、联轴器漏水、电机故障、阀门故障、控制器故障、传感器未校正、站内管道破损、流量计故障等;运行风险包括保险机关失效、泵机卡死、控制器失效、传感器数据错误、泵机震动过大、电机异常发热、阀门无法打开、水锤冲击及人身安全风险等。

对应的防控措施需兼顾预防性维护与智能监控:定期对泵机、电机、阀门等核心设备进行预防性检查,及时排除故障;配置智能压力监测仪监测泵组出口压力,过低时联动增加机组,过高时减少机组,稳定管网压力;通过外夹式超声波流量计精准计量进出水流量,为泵组启停调度提供数据支撑;部署智能水锤监测仪高频采集压力数据,识别水锤现象并触发缓冲调控,避免管道破裂;为电机温度、泵机震动等参数设置监测模块,异常时立即触发报警;对于老旧泵机或长期未启动的机组,开机前需进行盘车操作;严格遵守生产安全规定,确保人身与财产安全;管道堵塞时可采用反冲洗方式通淤。

取水泵站的设置需结合原水管网布局,部分大型城市如上海将原水管连成管网,并在管网中设置中途泵站,实现原水调度的灵活调整,在单一水源出现问题时通过中途泵站与阀门切换进行应急转输;而广州等城市则采用应急备用水源模式,需做好备用水源取水泵站的日常维护与智能设备校准。此外,取水泵站可实现无人值守,但需配置热冗余设施与高效告警机制,做好定期预防性检查与备品备件储备。

智慧供水之水厂调度管理：源头保障与运行管控

1.3 原水管道

原水管道是连接取水泵站与水厂的关键通道,随着城市发展,水源地与水厂距离逐渐增加,原水管道长度不断延长,智能化管理难度显著提升。对于就地取水的水厂,原水管较短,管理重点集中在接驳处的漏水与淤塞防控;而对于长距离原水管,需额外关注施工开挖、骑压、地面下沉等问题,必要时开展内窥检查与地质勘探,并在沿线布置智能远传监测点与预警系统。

原水管道的核心环节包括管道、排气阀、排水阀、智能监测点,运行过程中通过排气阀排出管道内气体,通过排水阀实现管道排空,借助智能监测点采集沿程压力与水质数据,若存在分支需安装流量计。该环节的风险主要包括设施风险与运行风险:设施风险有管道淤塞、气蚀、沉降或骑压变形、钢管焊口裂缝、排气阀与排水阀故障、监测点设备故障、阀门被埋或丢失等;运行风险包括管道异物堵塞、爆管、漏损、水流大量含气、水锤冲击、软件或硬件故障导致数据缺失、径差过大或瓶颈设计等。

防控措施需覆盖智能监测、日常维护与应急处置:定期采用水冲、高压射水等方式冲洗管道,通过潜水机器人、红外温度检测等技术进行管道检测;部署智能漏损监测仪捕捉暗漏声波信号,定位误差≤3 米,快速发现并维修漏水点;在管道沿线关键节点安装智能压力监测仪,实时采集沿程压力数据,异常波动时触发爆管预警;配置智能水锤监测仪防范水锤冲击风险;在管道关键位置布设智能水质监测仪,监测输送过程中原水水质变化,及时发现污染问题;定期检查和更换排气阀、排水阀,对监测点故障进行实时报警和维修,购置软件容灾系统保障数据稳定;在设计阶段充分估算通水需求,运行期间定期评估管流经济性,及时调整资源格局或实施改管工程;新建管道投运前需充分清腔和冲洗,避免管道垃圾积聚引发水质问题;设计时避免瓶颈或径差过大的情况,若无法避免则定期评估运行影响并及时调整。

需注意的是,部分原水管虽设计为双管互备,但受成本与工程条件限制,单管实际供水能力可能仅为设计产能的 70%-80%,部分管段还可能存在双管合并为大口径单管的情况,供水能力进一步受限。随着水厂产能逐渐饱和,需依托智能监测数据提前关注原水管单管运行问题,制定专项调度方案。此外,原水管的纵面设计与实际路由弯曲情况可能引发淤积、压力异常、水锤等风险,需通过智能设备重点监测地势高差较大区域,做好运行压力核算与风险防控。

1.4 厂外蓄水塘

部分水厂会设置厂外蓄水塘(或厂内前池),作为原水进入制水工艺前的缓冲设施,便于平衡各制水环节的原水分配。蓄水塘的核心环节包括水道、塘底、塘面,运行时原水经取水原水管流入水塘,再通过入厂原水管抽水入厂。

该环节面临的风险包括设施风险与运行风险:设施风险有水道损坏、塘底积淤、塘面水位过低、塘面漂浮垃圾等;运行风险包括下雨时塘底淤泥翻起导致原水高浊、垃圾堵塞、水塘投毒、水质突变等。防控措施主要包括:加强蓄水塘巡逻,及时修复损坏水道,定期清淤,清理塘面漂浮垃圾;部署智能水质监测仪实时监测塘内原水水质,及时预警高浊、污染等问题,为制水工艺调整提供依据;通过雷达水位监测仪动态监测塘面水位,确保水位维持在合理范围,避免过低影响供水或过高溢出。

此外,蓄水塘可能滋生水生生物(如鱼、虾、蟹的卵及幼体),通常情况下不会影响生产,但在预投加药剂、气候变化或外部水质变化时,可能出现生物大量死亡导致堵塞的情况。需定期抑制生物生长,在生物数量较多时进行捕捞清理,结合智能监测数据预判生物繁殖趋势,保障调度运行顺畅。