专家观点 | 朱斌：管网水质风险管控及应对措施

在 中，上海城投水务（集团）有限公司技术总监朱斌介绍了“管网水质风险管理与应对措施”，主要围绕上海城投水务公司的管网水质管理现状、存在的问题、风险案例、管控应对策略进行了深入探讨。管网水质管理作为确保饮用水安全的基石，其重要性不言而喻，它涵盖了从源头到终端的全流程管控。

上海城投水务公司作为全产业链的水务公司，在原水供应、水量、污水处理等方面占据重要地位。然而，随着城市化进程的迅猛推进，供水管网系统日益复杂化，各种挑战也随之而来。报告通过具体案例分析了管网施工、维护、老化腐蚀、管材质量、漏损等问题对水质的影响，并提出了全员、全程、全时管理、老旧管网改造、强化工程管理、优化调度、水质监测预警、控制生物膜生长、加强漏损修复、提升信息化管理水平等应对措施。报告强调了智慧化管理在未来管网水质管理中的重要性，并呼吁加大投入。

朱 斌

本文根据嘉宾发言内容整理。已经由专家本人审阅。

上海城投水务管网基本情况

上海城投水务业务概况

上海城投水务是一家涵盖整个水务产业链的综合性企业，其在原水供应及污水处理方面占据显著的市场份额。具体而言，承担了98%的上海原水供应，全市供水能力占70%。此外，在排水系统方面，污水处理能力占全市总处理能力62%，防汛能力占上海市中心城区防汛能力60%的市场份额。随着城市化进程加速发展，供水管网系统日益复杂，供水行业面临多重挑战。

管网水质的重要性

随着城市化进程的加快，供水管网系统日益复杂，管网水质保障面临诸多挑战，如管网老化、腐蚀、管材质量参差不齐、漏损等问题。供水管网不仅是水的输送通道，更是水质变化的重要场所。管网水质的优劣直接影响到居民的生活质量和健康水平。因此，研究供水管网水质精细化管控措施具有重要的现实意义。

管网水质管理的核心在于保障饮用水从水厂至用户端的稳定、安全与优质。供水管网是确保饮用水安全的关键环节，它的稳定性对水质影响很大，也是联系水厂到千家万户的一个纽带。

供水管网系统之复杂，规模之庞大，想必公众亦有所了解。据2023年底的数据显示，我国供水管网总长度已达到110万公里，足以环绕地球27周。至于上海，其供水管网长度已达到约4万公里，正好绕地球一圈。此外，管道埋设位置的深度差异极大。如右侧图片所示，某些管道深达10米以上，因此管网养护难度大。同时，供水管道与其他多种管道，如雨水管、污水管、煤气管、电缆、通信电缆等交错分布，因此在进行维护和修理时，造成的影响是很大的。

目前，我们的管网系统主要由枝状和环状两种结构组成。枝状管网末端水质易变是众所周知的问题。环状管网则面临许多水力平衡点，且因其水龄较长，同样影响水质。

此外，管网老化和腐蚀问题同样严峻，包括化学腐蚀和微生物腐蚀，它们会减小管道截面积、降低供水能力，并引发‘红水’‘黄水’等水质事故。

另一问题，则是管道材料的不一致性。具体而言，管材种类繁多，尤其在供水行业中，如镀锌管材、水泥混凝土管道以及灰口铸铁管等，这些材料在上海、广州等历史悠久的城市中仍有相当数量。由于改造难度较大，加之缺乏必要的改造条件，因此这些管材的更新换代面临诸多挑战。管材质量差异亦不容忽视，如球墨铸铁管质量管壁厚度不一，涂层不均匀，也会直接影响管道整体质量。

从这个表格上看，在管网漏损方面，我国与发达国家还是有些差距。比如上海与东京相比，尚存在一定的差距。漏损的增加无疑会对管网水质造成不利影响。

此外，管网资料的完整性问题在我国众多城市中依然存在。尽管大部分城市已经建立了供水GIS系统，但持续地更新管网数据的重要性不容忽视。资料的缺失和管网管理信息化水平低可能导致水质管理效率低下，影响水质安全。

管网水质风险案例分析

案例1：施工抢修引起浊度升高的水质问题。在2021年寒潮期间发生的一起爆管事件为例，当时一条管道发生了破裂，影响颇大。我们迅速修复了管道，通水速度也很快。但随后发现，附近几个泵站的浊度异常升高。经过调查，尽管施工期间的放水和排水措施已经到位，但管道上有一个阀门并未完全关闭，导致在修复过程中，部分水未能及时排出，而是通过这个阀门直接流入了管道内，导致泵站的浊度升高，这一现象在数据曲线上表现得尤为明显。尽管我们在泵站采取了一定的应对措施，最终并未影响到用户。然而，类似由管道施工引起的浊度升高、水质变黄变浑的情况，每年仍然较为普遍，是管网水质风险的多发原因之一。

案例2：工程管网断水空气未排尽，导致浊度升高的水质问题。在一个管网断水工程结束后，附近水质监测点发现浊度异常高至3.0NTU。进行了紧急排查后，发现前一次漏点修复、阀门开启后，混入了大量空气造成浊度升高。这个在工程检修后比较多见，当检修阀门关闭后，没有及时排气，直接通水，水质就容易发生浊度升高的现象。未排气原因可能是排气阀未能正常工作，或在某些管段根本未安装排气阀，施工人员没有手动排气操作，导致重新通水后管网内的空气会突然释放，浊度升高。

案例3：阀门操作违规造成余氯偏高的水质问题。本案例是一起因阀门操作不当导致余氯含量异常偏高的事件。我们接到了附近居民的投诉，反映氯气味道浓烈，累计达十余起。经检测，居民家中余氯含量最高达到2.2mg/L，这一数值明显偏高。目前，上海市出厂水的余氯含量通常控制在0.8mg/L至1.0mg/L之间，即使在泵站补氯的情况下，也不可能达到如此高的浓度。因此，显然存在某种特定原因。原来该事件发生在一项新改扩建的工程中，涉及一条新铺设的供水管道。在完成管道冲洗和消毒工作后，按照规定需对管道进行24小时的余氯封闭处理以进行杀菌，所以管道里是高浓度氯水。经过调查，发现新管道在完成冲洗消毒加氯后，阀门在关闭时并未完全闭合，留有缝隙，与管网仍然连接。那么在闷闭处理期间，由于供水压力波动，含有高浓度余氯的水便流入了整个管网系统，从而导致了余氯含量的升高。

案例4：雨水利用设施混接，影响供水水质。近年来我们发现了一个问题，许多新建住宅区，也有部分未更新的旧区，在设计上都配备了雨水和中水的回用系统。然而，在实际运行过程中，这些回用系统与自来水管道的不当连接，埋下了诸多安全隐患。本案例中就发现中水系统的出水管与我们的进水管实际上被错误地连接在一起，而且没有安装有效的隔离阀或单向阀，这种做法是完全违反规定的。最终导致雨水渗入供水管网，进而引发了水质异味的投诉问题。这一现象在近期尤为突出，具有一定的代表性。

案例5：道路外部施工引起管网浊度升高。如图所示，我们的自来水管道紧邻施工区域，施工活动引起的震动会直接影响到我们的仪表读书异常。这种震动导致在线仪表的读数频繁波动，时高时低。经过多次排查，我们始终无法确定问题的根源。这个案例最终，我们注意到隔壁施工活动的存在，并意识到可能存在的影响，最终确定了原因。此类情况也比较高发，未来随着城市更新这种影响可能会频繁出现。

案例6：管网低氯点。此外，管网自身存在的一些薄弱环节，比如管网末梢区、水力平衡区，容易产生停留时间长的低氯点问题，同样不容忽视。

管网水质管理和管控应对措施

全员参与，提升管网水质的重要性认识

管网水质管理与自来水厂的管理还是不一样，自来水厂的管理已经实现精细化管理，即实现全员、全程、全时的管理。但管网管理方面涉及的人员众多，来自各个层面。比如业务部门的人员，他们原本从事工程工作，可能将水质问题置于次要位置。此外，设计人员、工程人员以及外部施工单位，他们的工作往往以完成任务为导向，与水厂的全过程管控不同。因此，树立他们对水质重要性的认识显得尤为重要。

为此，我司对相关人员进行了专门的水质培训，尤其是管网冲洗人员。目前，要求施工队伍必须持证上岗，对于无证人员，不允许其进行冲洗消毒工作，因为这可能导致加药不当，操作粗放，从而对管网水质产生重大影响。

对供水业务代表的培训内容也增加水质管理知识。管网水质管理是一个全员参与的过程，只有大家共同重视，才能做好这项工作，而不仅仅是水质管理部门的责任。

开展老旧管网改造，提升管网水质管理

具体到管网管控方面，持续开展老旧管网改造是各自来水公司正在实施的措施。上海在老旧管网改造方面已取得显著成效，集团成立10年来，已改造了近2557公里的老旧管网，改造量很大。然而，改造工作深入后，困难也随之增多，资金问题是一方面，更重要的是，在上海这样的老城区，施工难度极大，使得改造工作愈发艰巨。因此，每年也在尝试采用非开挖技术进行管网更新。管网更新是必须的，否则漏损增加和水质问题将变得更为严重。

强化管网工程管理，提升管网水质管理

此外，还需强化管网工程管理，首先改变工作思路，其次从制度上进行规范。目前，上海城投水务主要抓的工作是冲洗、并网、消毒。强化工程管理从制定详细的冲洗并网消毒方案开始，加上现场检测确认，才能确保水质安全。以往，在新管道投入运行后，在其方案制定方面并未被重视，往往认为指定方案仅是形式上的工作，所以仅以表格形式简单呈现。然而，我坚信方案制定的重要性。如果方案撰写不严谨，那么后续工作的规范执行便无从谈起。目前，我们要求制定更详尽的方案，尤其涵盖并网方案和应急预案等，均需以书面条款形式明确记录。方案是规范操作的书面依据，没有详尽的方案根本无法保证现场的规范操作。因此撰写不达标的方案应当退回，通过这种反向压力机制，促使相关人员重视并做好方案制定工作。

对于现场冲洗消毒环节安排专人进行现场监测。经过连续监测并确认无误后，还需通过第三方机构的进一步监测验证，以确保最终验收合格。

在并网过程中，由于大口径并网往往涉及其他并拢等多项工程，这些工程往往将对管网水质产生影响。因此，我们现在的要求是在大口径管网并网的下游必须安装在线移动式水质监测仪表，并将数据传输至控制中心。这能够实现对后续工程的管网水质进行实时有效的监管。

此外，研发消毒剂自动加药设备也是强化管网工程管理的重要措施。图上这套系统就是我司研发的精细化消毒剂自动加药设备，相较于传统的加药消毒操作，该设备能显著提升加药过程的准确性和精细化水平，是管网工程管理不可或缺的重要措施。

强化管网巡检与维护，提升管网水质管理

通过加强管网的巡检和维护工作，如引入先进的巡检系统、更新听漏检修仪器设备等措施，可以有效降低漏损率。

管网内检测工作也是强化管网巡检与维护的重要措施。我司目前已经对超过500公里的管网进行了内检测，并且编制了内检测技术标准，根据检测结果成果识别出多处漏点，为管道更换提供依据。

三定冲洗管网是管网水质管理另一重要措施。遵循“定点、定人、定时”的三定冲洗原则，对管网的薄弱环节每个季度至少进行一次冲洗，在高温季节增加冲洗频率。加强对管网不利点的有效管控，按月度出一张动态的薄弱环节冲洗点位表，对余氯低的区域进行三定冲洗，确保管网水质。

优化调度，量质并举，减少低氯点

综合考虑水质与水量因素，我们实施了优化调度策略，旨在减少低氯点的频发情况，并进一步提高水质标准。传统调度方法主要侧重于水量和压力的考量，水质相对较少。而水质的稳定与提升更得益于调度策略的有效实施，当前调度策略已充分融入了这一核心理念。以闵行区域为例，该区域存在一个水力平衡区。2023年由于周边拆迁活动，低氯点数量多。至2024年，我们对管网进行了优化，包括废除了一条DN 1000的管线，优化了冗余管道。同时，对部分管网进行了调整，并优化了厂与厂之间的边界大阀门的开启状态，确保了水流的畅通。这些措施使得水力平衡点持续移动，降低了水的停留时间，从而显著降低了低氯点的数量。即便2024年的高温情况比2023年更为严重，低氯点的数量却有明显下降。通过这个调度措施水质的提升是十分有效的。

加强水质监测与预警

关于水质监测与预警系统，目前部署了162套在线监测仪表，并设有近600个手动采样点，实现了对整个供水管网区域的全面覆盖。对于在线监测仪表，我们强调巡检的严格执行，因为这些数据对于水质管理至关重要，因此必须对仪表的准确性进行定期评估。

在管网管理方面，我们设定了管网余氯浓度不得低于0.3mg/L，亚硝酸盐浓度需控制在0.1mg/L以下的指标。若某区域亚硝酸盐浓度超过0.1mg/L，则需采取相应措施；若余氯浓度低于0.3mg/L，则需查明原因。通过这样的措施，确保从二次供水到用户端的余氯浓度能够维持在约0.1mg/L的水平。

控制生物膜生长

此外，控制生物膜的生长是管道维护精细化运维的关键任务。鉴于不断更新管道的不现实性，我们采取了清洗和消毒的措施。目前，我们参与编写的《城镇室外供水管道清洗消毒规程》即将由中国工程建设标准化协会发布，同时上海也出台了相应的地方标准。对于老旧管道，我们首先进行评估，然后实施监测、清洗和消毒。未来，控制生物膜生长将成为一个重要方向。在泵站等关键位置，我们实施了多级加氯措施。上海城投水务水中心研发的气-水-冰三相冲洗消毒一体化装置，已经证明在清洗效果、速度和节水方面表现优异。

加强漏损控制与修复

进一步强化漏损修复措施是至关重要的，因为漏损与水质状况密切相关。随着漏损率的降低，管网水质必将得到显著改善。近年来，本地区漏损率呈现下降趋势。

提升信息化管理水平

此外，提升信息化管理水平是不可或缺的。水质管理与信息化应紧密相连。目前，对于水质管理而言，一个有效的实时监控系统显得尤为重要。通过该系统，管网采样点的状态可以实时显示，从而确保我们能够准确掌握管道内部信息。因此，系统的实时性和准确性对于水质管理至关重要。

我司构建了一个综合大协同平台，旨在实现对水质报警事件的全面响应。该平台要求对原水、制水及供水环节进行实时监控，确保在水质异常情况下能够迅速采取措施。针对报警事件，本平台设定了分级响应机制，包括一级和二级报警。特别的一级报警将触发更高层级的应急响应。通过建立闭环管理，对出现的问题进行深入分析，从而避免应急联动的低效性，实现全链条的“一屏观”“一屏管”目标。此举旨在优化业务流程，减少信息系统功能的冗余。

此外，我司还研发了一个水质监管平台，该平台专注于水质监管的数据分析工作。它整合了实验室数据、在线监测数据以及客户投诉信息，强调了客户投诉与水质状况的紧密联系，从而为水质管理提供了更为全面的数据支持。

我司亦对工程单数据进行了分析，如果发现浊度普遍偏高，必须迅速检索周边相关工程，以避免水质监测人员处于被动状态。目前，监测人员仅能观察到结果，而无法了解过程中所发生的具体活动。未来，随着数据链的扩展，我们有望进行更为深入工程与水质的关联性分析。

此外，我司还构建了水力水质模型，该模型具有较高的精度。在条件许可的前提下，该模型将能够协助我们精确计算水龄以及管网中各节点的余氯浓度。现在二次供水水质问题备受关注，各地都在加大改造和接管力度，但管网作为输配水的关键环节，其水质重要性更不容忽视。因为管网水质涉及的是一个面的问题，而二次供水水质问题仅是一个点的问题。

未来展望

供水管网水质管理是保障居民用水安全、提升生活质量的关键环节，也是我们供水行业的重要职责。在管理层面，当前亟待解决的问题是如何实施有效的管理策略。核心在于对浊度及其变化进行精确控制，并维持适宜的余氯浓度水平。上海管网平均余氯浓度水平近几年呈现逐步下降趋势，自来水口感有提升，未来改善自来水的口感仍将是我们要不断追求的目标。

展望未来，AI模型的智能化投入是大势所趋。水质管理作为智能化的潜在领域，具有巨大的潜力。以上海为例，每年产生的水质数据量高达数百万，结合其他相关信息，我们完全有能力构建一个综合性的水质数据模型，以实现预警和预判，进而进行水质评估。

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编辑整理：《净 水技术》编辑 徐蔚雁

排版：《净水技术》编辑 李滨妤

审核：《净水技术》社长/执行主编 阮辰旼

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