老舊小區供水改造工程方案優選

馬 科

(北京市自來水集團管網管理分公司，北京 100048)

老舊小區的改造是許多城市面臨的共同難題，隨著城市化的不斷推進和人口的增長，老舊小區供水系統面臨著一系列嚴峻的挑戰。這些小區供水管網使用時間較長，存在老化、漏損、堵塞等問題，導致供水不穩定、水質下降，影響了居民的正常生活，故需要對供水管網進行改造和優化[1-2]。老舊小區二次供水改造對于改善城市居民的生活質量、提升城市供水服務水平、推動城市可持續發展具有積極的影響[3]。通過優化供水系統設計，減少漏損和浪費，降低供水成本，提高供水系統運行效率，實現資源的有效利用，可以為政府制定更科學的政策和管理措施提供依據，推動城市供水管理的現代化和智能化[4-5]。老舊小區供水系統改造工程涉及眾多利益相關方，包括政府、供水企業、居民等，需要綜合考慮多方利益和需求，眾多學者也對此進行了深入的研究。蘆建春[6]對太原市某老舊小區供水管網改造現狀和方案進行了研究，針對具體問題提出了相應的解決措施，提高了居民生活質量。張春玲[7]對阜新老舊小區供水改造后的經濟效益進行了分析，表明供水改造后有利于社會經濟的發展。

基于此，對于老舊小區，為了得出效果更好、性價比更高的二次供水改造方案，通過構建供水改造評價模型，分析比較了各個方案間的優點和缺點，為類似項目提供了指導和借鑒。

1 工程概況

某小區建成于2008年，共有10幢住宅需要改造，其中3幢18層、2幢17層、5幢10層，共有住戶965戶。小區給水分區如下：12層以上為加壓高區；11—4層為加壓低區；地下室—地上3層為直供低區。小區消防、生活泵房共用1個，但系統分開設置，布設在地下室一層。

2 建立改造評價體系模型

將改造方案所需的建設成本和后期運維成本之和定義為C，小區二次供水改造完成后應達到的功能水平定義為F，供水改造方案的不同，其成本C和功能水平F也有所差異，故為了更好的對不同方案的優劣性進行評價與對比，借助價值工程理論綜合評價改造方案，通過比較各方案的價值系數V來選擇改造方案，理論公式表達式如下：

(1)

式中，C′—成本系數；F′—功能系數。

建立模型的具體步驟為：先通過問卷調查法來收集相關信息和資料，問卷調查對象為當地水務、施工單位和設計單位，以此來確定影響二次供水改造工程的關鍵因素。此次共收集有效問卷80份，對問卷數據開展效度分析和信度分析，表明問卷數據有效可用。組織專家對問卷中的影響因素進行評分、整理、合并與篩選，得出最終影響指標體系，再通過DEMATEL法和ANP法來計算出各影響因素的權重，具體影響指標體系和權重計算結果見表1，改造方案影響因素打分等級見表2。

表1 影響二次供水效果的因素和權重值

表2 改造方案影響因素打分等級

確定好指標權重W后，建立各方案的隸屬度關系矩陣R，矩陣R如式(2)所示：

(2)

方案中對各項指標進行評價打分的總人數為rmn。

將指標權重與隸屬關系矩陣相乘得到某方案k的綜合評價向量Zk，根據式(3)計算得到方案k的功能評語Fk，式(3)表達式如下：

(3)

式中，zkp—方案k的子集隸屬度；vp—評語得分。

(4)

對于改造成本，則可通過式(5)進行計算，式(5)表達式如下：

(5)

(6)

3 改造方案比選

小區改造前供水現狀以及改造原因為：當前小區各樓棟3層以下生活水箱管與直供管接入口相同，為同一個市政接入口，由于城市的發展以及小區用水量的增大，在用水高階段部分直供區樓層可能存在水壓不穩的問題。參考水務公司調查結果，小區總分表有較大差異，初步分析可能是部分室外埋地管線破裂漏水。目前在用的2套變頻恒壓供水設備有著頻繁故障、震動大等缺點，影響正常使用。生活泵房內所用管材類型屬于鋼塑復合管，不符合相關技術規定且在潮濕環境下容易腐蝕。除此之外，未在給水泵房內安裝安防系統和自控遠傳系統。當前小區二次供水改造面臨的主要問題有：缺少完整的圖紙和統一的改造標準、居民接受改造程度不明確、獲取改造資金和改造后的維修服務。針對上述小區的情況，經過現場勘查初步制定了3種改造方案，分別為高、中、低品質改造目標方案。

3.1 改造方案一(高品質)

(1)泵房建造方式為異地新建，原小區合用泵房改造為消防專用泵房，同時將生活給水泵房設置在地下室內，新建給水泵房設計時參考最高標準，包括裝修、給排水設備、除濕等。

(2)小區供水方式選擇選擇疊壓式，加壓供水分區根據樓層劃分成低區和高區，配備疊壓供水設備兩套，直接從市政低壓供水管進行吸水，按0.18MPa對吸水管入口壓力進行設計。

(3)選擇進口品牌穩壓罐、給水泵和配套控制系統。

(4)管材配件采用優質不銹鋼管材。其中室外埋地、地上一戶一表和地下室加壓供水管路全部換新，室外埋地管管徑不超過DN100，選擇304薄壁不銹鋼作為給水管管材，其余選擇球墨鑄鐵管，連接方式為承插式。室內管線同樣選擇304薄壁不銹鋼，連接方式為管件承插焊。

(5)安裝智能管理系統，包括泵房設備安防、運行數據等可視化展示以及遠程控制等，同時應用先進技術，如二維碼功能(通過掃描二維碼能獲取泵房養護與巡檢等數據)、自動報警、數據更新以及短信推送等。

3.2 中品質改造方案二

(1)泵房選擇分隔改造的方式，在小區原合用泵房內設置一隔墻將生活泵房和消防泵房分隔開，再用與方案一相同的標準進行設計、裝修等。

(2)選擇變頻給水泵+水箱的供水方式，水箱選擇食品級不銹鋼成品水箱，根據樓層將加壓供水分區分為高、低兩個分區，安裝兩套疊壓供水設備，從水箱內吸水，根據小區每日用水最高值的15%來設計水箱有效容積。

(3)選擇優質國產品牌穩壓罐、給水泵和配套控制系統。

(4)管材配件采用內襯不銹鋼復合管。其中室外埋地、地上一戶一表和地下室加壓供水管路全部換新，室外埋地管管徑超過DN100時選擇K9級球墨鑄鐵管，泵房加壓出水管PN大于0.4MPa時選擇止脫膠圈接口，小于等于0.4MPa時選擇T型膠圈接口。室內管線選擇內襯不銹鋼復合鋼管，閥門和管道之間使用法蘭連接[8-9]。

(5)智能系統與方案一相同。

3.3 低品質改造方案三

改造方案三同樣分為(1)—(5)步，其中(1)—(4)和方案二相同，僅有(5)存在差異，具體如下：

(1)泵房選擇分隔改造的方式，在小區原合用泵房內設置一隔墻將生活泵房和消防泵房分隔開，再用與方案一相同的標準進行設計、裝修等。

(2)選擇變頻給水泵+水箱的供水方式，水箱選擇食品級不銹鋼成品水箱，根據樓層將加壓供水分區分為高、低2個分區，安裝2套疊壓供水設備，從水箱內吸水，根據小區每日用水最高值的15%來設計水箱有效容積。

(3)選擇優質國產品牌穩壓罐、給水泵和配套控制系統。

(4)管材配件采用內襯不銹鋼復合管。其中室外埋地、地上一戶一表和地下室加壓供水管路全部換新，室外埋地管管徑超過DN100時選擇K9級球墨鑄鐵管，泵房加壓出水管PN大于0.4MPa時選擇止脫膠圈接口，小于等于0.4MPa時選擇T型膠圈接口。室內管線選擇內襯不銹鋼復合鋼管，閥門和管道之間使用法蘭連接[8-9]。

(5)部分設置智能系統，僅安裝安防監控系統和應急搶修管理系統，未設置智能管理平臺。

3.4 改造方案價值評價

根據上述建立的改造評價體系模型對3種方案的功能系數、成本系數以及價值系數進行計算，計算結果分別如圖1—3所示。

圖1 不同方案的功能系數

圖2 不同方案的成本系數

圖3 不同方案的價值系數

從圖1—3中能夠得出方案一、二、三的功能系數分別為0.376、0.3322、0.2917；成本系數系數分別為0.3788、0.3270、0.3141；價值系數分別為0.9926、1.0161、0.9287。分析可知方案二價值系數最高，方案一次之，方案三最低，故從價值工程角度來考慮最符合的是方案二，其主要特點為管材選擇品質較高的304薄壁不銹鋼管材，設備、穩壓罐、給水泵等為進口品牌，自身成本和安裝費高出方案二近40%，初始成本對價值系數影響較大，但所用管材、配件等品質較好，使用時間較長，維修次數少，所需保養費用低，比較適合初始建設資金較多的小區。方案二在配件、設備、管材等品質上次于方案一，但能夠滿足消毒、出水水壓、水質等要求，所需要的建設安裝資金較少，方案性價比較高，適合小區改造工程量大，且初始建設資金較為緊張的區域。和方案二相比，方案三沒有建立智能信息平臺，同時減少了監測點位的數量，這對小區供水系統后期使用、維護數據的管理以及監測造成了較大的影響。經過比較發現，方案二的功能系數遠大于方案三，而兩種方案的成本系數差距較小，這就使得方案二、三的價值系數有較大差異。由此也能夠得出先進技術和智能管理系統(影響因素16、17、43、44)能夠顯著提升小區二次供水整體改造效果和長期使用體驗，在改造中需最大程度上完善此類系統，同時與水務城市智慧化管理平臺相連接。

4 結語

對于老舊小區，為了得到效果更好、性價比更高的二次供水改造方案，通過構建供水改造評價模型，分析比較方案間的優點和缺點，得到以下結論：

(1)以得出改造方案的價值系數為目的，通過問卷調查、專家討論等確定出關鍵影響因素，結合DEMATEL法和ANP法計算出各影響因素的權重，建立二次供水評價模型，實例驗證結果表明模型的有效性。

(2)對小區供水現狀和存在的問題進行分析，提供了高、中、低三種品質的改造方案，通過評價模型計算得出方案二價值系數最高，方案一次之，方案三最低。在投資經費有限的情況下，各影響因素中的管材和配件、信息監測系統、管理系統對改造工程的影響最大，應重點關注。