康大臣，趙洪賓
哈爾濱建筑大學 市政環境工程學院，黑龍江哈爾 濱150008

　　摘　要：國際給水界已經明確提出服務質量問題，可以預料，改善服 務質量將是水務工作下一步著重努力的方向。本文主要探討依靠加強管理對提高給水服務水 平的效用問題，即對給水工程中管理工作的內涵、使用條件、所存在困難及根本局限等進行 了闡述。
　　關鍵詞：給水服務水平；加強管理；配水系統；模擬技術； 計算機應用方式
　　中圖分類號：TU991.6
　　文獻標識碼：B
　　文章編 號：1000-4602(1999)11-0036-03

1 加強管理的涵義及其局限

　　隨著社會經濟的不斷發展和人民生活水平的日益提高，人們對給水服務質量的要求越來越高。目前，提高給水服務水平已成為各國普遍關注的問題。?
　　1997年在西班牙馬德里召開的世界給水工程會議所編制的《關于指導各國水司引用新技術及改善管網管理的方法論的綱要》就旨在考慮引用新的技術和方法來提高各國水司配水管網的 運作水平，即幫助各國改善其水司配水系統服務質量并提高管網本身運作效率。?
　　對此，各國目前主要圍繞供水中如何加強管理來開展工作。這里管理的真正涵義是：?
　　①計劃：制定出一套基于實際情況的給水策略及費用的現實執行規劃；?
　　②標準：通過調查、討論，確定服務標準或服務水平；?
　　③論證：為引進新技術和方法而進行論證。?
　　從水司的管理工作來講，是人在起組織作用，沒有系統本身的自組織行為。加強管理，其適用性或有效性有賴于以下縱橫兩種情況：?
　　①水司在運轉上所使用設備滯后于制造業，在更新時就要靠管理；?
　　②在現有社會發展水平上，一個水司或國家的給水服務水平同其他水司或國家相比存在各種各樣的差距時，需要在加強管理上下功夫。?
　　運行指標的存在就是使我們要時常保證檢驗、控制及維護各種設施，以使上述兩種差距不明顯存在。更進一步要建立這些為使設施正常運轉的指標體系，就需要進行諸如掌握(運行、檢 修)知識、數據采集及評估等管理工作。所以在給水服務水平問題上，國際供水協會所關注的主要是各水司或各國對業已存在的給水技術應用情況，而并非給水技術乃至思想的徹底變革工作。?
　　對加強管理來說，確定服務標準或服務水平是一項中心任務。它既是現行給水策略所根本制約的，也是引進新技術和方法的根據。對現行管網及工作情況進行某種意義或標準上的評估 ，將可能直接導致一整套技術創新或引進方略。?
　　加強管理是一項復雜的工作，為此國際給水組織(IWSA)正積極參與制定并執行一個 一般性的框架，以用來評定水司的運行、維護和其他管理工作。?
　　由于服務標準在管理工作中起著中心作用，這使得靠管理方法或思路來把握供水、提高給水服務水平有根本性的局限。在1997年國際給水工程會議上，人們已經普遍認識到水司服務水 平與用戶期望標準之間的差別非常大，似乎根本就不存在一個形式化的有關服務 標準的水平考定體系。對此，葡萄牙土木工程國家實驗室的C.T.Coelho和H.Alegre指出：“給水服務水平對今日的水工業來說是關鍵性問題之一。然而，測度配水系統的供水行為及評估其服務水平并不是一個簡單明了、可直來直去的問題。因為其中包含著各種各樣的因素及觀點，所以也就沒有一個統一的途徑或明確劃一的行為準則。”“對一個配水系統的功 能狀況，目前還沒有一個能明確地對其進行把握的辦法，因而也就不得不經常地對其進行全局性的評估。傳統上一般采用以配水系統分區分段地來考慮，至今對于整個系統在實際運行 中所遇到的境況也難以找出一種形式化的評估方法。”盡管如此，由于沒有別的思路或 辦法來提高給水服務水平(包括1997國際給水工程會議人們還是停留在建立指標體系這個工作思路上，還重在從管理上對水司的工作予以評價)，尚沒有從整個行業技術根本發展的角度對現行給水方式本身進行剖析和研究。?
　　實際上，國際機構早在1983年就開始著手制定面向水司管理狀況的指標體系，目前已進行近20年，但直到1997國際給水工程會議時，這項工作還在外圍轉。?

2 從模擬技術看配水系統管理現狀

　　建立形式化服務標準體系本身也是為基于模擬技術的優化來提高給水服務的。如果有了這么一套形式化的標準，就可以實現以可靠性為目標的優化給水，就可以不像現在這 樣，即難以在優化工作中將可靠性要求考慮進去，而只是以節能為目標。當然，國際上開始 建立這個指標體系是按當時的工程理念，但現在看來這個設想就不盡現實與合理。?
　　以目前正呈現的工程理念來講，人的因素夾雜存在，如給水系統和城市用水之間是導致系統服務水平不高的根本原因。?
　　對配水系統，國際上公認的理解是：配水系統的主要功能就是在足夠的壓力下，向其用戶可靠地提供足夠量的優質水。這個定義看似簡單，但真要達到配水系統功能定義所要求的服務水平卻不是一個簡單的、同時也是至今沒有做到的事情。?
　　目前，對配水系統的工程設計及系統建成后的優化運行一般是采用考慮水力約束條件而使費用降至最低的優化思路。這是一個多目標非線性規劃問題：?
　　①多目標：水力要求；對泵及泵站的調度；水質情況；消毒效果；漏失等。?
　　②非線性：用水變化的難以確定性；配水系統的復雜網絡性；系統內部參數非線性相關性 等。?
　　 這些因素使得現有給水策略難以明確有效地關聯，因而也就不能保證在任一時刻供水與配水系統實際需求的平衡。?
　　現在，城市配水基本上采用以下做法，即在水力要求上是采用對一定區位一定時段一定用戶的水量需求進行大致預測；對泵站的優化調度主要是在慢時間變量和樹狀的簡化系統上模擬進行；對水質也只是接受出廠水水質，保持一定的余氯水平，對管網中的二次污染有一定的結構性預防措施，但對有機物污染或給水系統中水質的全系統、全過程保證工作尚沒有明確考慮；對管網或配水系統中水質，只是考慮管網中余氯的動態變化，而余氯主要是針對大腸桿菌等病原體的，對病毒及其他危害健康的因素則缺少應對措施；目前對漏失的控制主要集 中在對額外的壓力消耗，而沒有充分考慮由于漏失而使系統的配水性能有什么改變等問題。 ?
　　 現在看來，管網建模(Network Modeling)是對預測配水系統行為最精確和最有效的方法，水司主要采用此技術來對給水工作加強管理。現有的建模對管網動力行為按遞階方式分三層進行，這種分法主要基于動力理論特征和實際工程上的雙重考慮：①慢變量層(slow network dynamics)，如蓄水池水量平衡，對此有一專門名稱，即長時模擬(extended?time simulat ion)；②中變量層(steady state modeling)，如在一個管網中水頭與流量之間的關系；
　　③快變量層(fast dynamics)，如壓力的瞬時波動，這一層也經常稱為瞬態問題。?
　　在層與層之間還存在著相互作用。例如為了計算穩定流態中的水量與水壓，就需要知道慢變 量層中的蓄水池水頭；為了計算水池水量平衡問題，就需要知道中變量層的流量；為了計算 某一瞬態變化，就需要知道此前與其后的穩定流態。?
　　現在也有一些一般性的建模開發環境，旨在使所有動力層次都被包含在一個管網模型中。然而，這確實難以做到，至今幾乎所有商業性軟件都只能包括一或兩層，而快變量層是管網建模方法根本處理不了的。另外從原則上講，模型開發與校驗本身在科學上就不是很嚴謹，因為它不可避免地依賴于建模者的經歷、判斷和偏好等。?
　　面對復雜系統和多變環境，模擬技術的局限性已經越來越明顯地體現出來。相對于真實世界的復雜性，模擬技術的“不成熟”是與之俱來的。模擬或建模在給水工程中的應用，主要依 賴于計算機技術的發展。計算機在工程上的應用主要有兩種，一種是主機式應用，如現在給水工程中的SCADA模式；另一種是嵌入式應用，沒有監視器，而是將芯片嵌入到設備之中。模擬只是主機式應用的結果。?
　　基于此考慮，我們要做的不只是考慮如何發展或完善模擬方法，而應抓住這一方法得以存在 或施用的根本，即計算機應用方式來做文章。工程實踐和方法論研究結果表明，主機式計算 機應用方式必然存在對復雜問題無法應對的困境，而嵌入式計算機應用方式倒是可以通過某 種基于知識及分布式智能行為的構架而使得給水系統能應對復雜、多變的用水環境。那么，如何實現嵌入式的計算機應用就是我們下一步所要研究和討論的問題。可以說，考慮并制定 新的整體服務框架，使配水系統體現出自組織、自適應性，從而根本性地提高給水服務水平，就是我們應該努力達到的城市給水工程新境界。

參考文獻：?

　　［1］Rillaerts F,Hydes O,Hoffbuhr J W ?et al?.Recent developments in dr inking water standards:worldwide trends［Ａ］.IWSA World Congress ［C］.Blackwel l Science Ltd,1997.
　　［2］Coelhl S T.Water quality performance in distribution ne tworks［Ａ］.IWSA World Congress［C］ .Blackwell Science Ltd,1997.
　　［3］ Wu W,Xie S,Zhao H.Research of water quality models in water distri bution systems［Ａ］.IWSA World Congress ［C］.Blackwell Science Ltd,1997.
　　［4］Hirner W,Mayr Hetal.Improving efficiency in water distributi on -method and technology［Ａ］.IWSA World Congress ［C］.Blackwell Science Ltd,199 7.
　　［5］Jones G M A,Stahre P ?et al?.Improving efficiency in water dist rib ution-case studies［Ａ］.IWSA World Congress ［C］.Blackwell Science Ltd,1997.

---

　　電　　話：(0459)5090853(H)
　　收稿日期：1999-07-27