水利工程更新改造中老旧管网运行调控机制优化与效益研究

引言

随着水利基础设施服役年限的持续累积，众多早期建设的管网系统普遍出现结构性能退化、控制功能失效以及渗漏损失加剧等突出问题，这些状况严重阻碍了水资源的合理调配与安全供给。在当前国家大力推动水利设施现代化转型与智能化管理的政策导向下，迫切需要通过对既有管网系统的升级改造来完善其调控功能，从而显著提高整体运行效率。本研究基于具体工程实践中的现实需求，系统分析老旧管网调控机制的改进方案及其可能产生的经济与社会效益，旨在为水利设施更新改造工作提供科学依据和实用技术指导。

一、老旧管网更新改造的理论基础与现实背景

老旧管网特指服役年限较长、管材性能退化、输送效能下降且渗漏严重的供水网络系统，构成当前水务基础设施中的突出短板。伴随水利行业数字化、自动化技术的快速发展，以往主要依靠人工操作的粗放管理模式已难以适应精准调控要求。现阶段老旧管网系统普遍面临监测手段不足、控制点位设置欠佳、应急反应迟缓等缺陷，直接制约着管网运行效能和供水保障能力。在推动水资源高效利用与水利现代化建设过程中，针对陈旧管网实施全面升级改造，同时完善运行调控体系，是提高工程效能、确保供水安全、促进可持续发展的关键举措。本文重点研究运行调控体系的改进与效益提升，寻求适合管网改造项目的技术方案和实施策略。

二、老旧管网运行调控机制存在的主要问题分析

（一）基础数据缺失与运行状态监测滞后

在历史遗留的供水管网系统运行中，基础信息不完善严重影响了管理效能与升级规划的科学性。这些管网设施因建造时间较早，初始设计方案、工程图纸及维修档案存在大量缺失，使得系统性能评估和运行策略制定缺乏准确参考。此外，管网日常运行普遍缺乏自动化监控装置，水压、流量及污染物浓度等重要指标无法实时采集，导致整体运行态势难以精确把控。若监测精度不足，将显著削弱调度系统对异常运行状态的捕捉与处置效能，进而威胁系统安全稳定运行并造成能源利用效率下降。同时，在数据缺失的情况下，运维工作只能凭借主观经验进行判断，无法达成精确化调控与针对性治理的目标。

（二）控制节点布局混乱与系统响应灵敏度不足

现有水利管网系统普遍面临控制节点配置不合理、性能衰退等突出矛盾，显著制约运行管理效能。首先，受历史条件限制，早期建设的阀门设施及泵站等核心部件缺乏科学规划，地理分布失衡，造成多处水力调节空白区域，无法有效维持管网压力平衡。其次，部分控制节点与水力特性敏感区域匹配度不足，导致特定管段反复出现压力异常及供水可靠性下降等问题。现有系统仍以人工操作为主，智能化协同功能严重不足，当遭遇突发状况或负荷波动时反应迟缓，难以完成即时调节与动态稳定。

（三）能源与维护成本高企制约运行效率

在管网系统长期使用过程中，普遍存在能源消耗过高与维护工作密集的困扰，显著影响整体运行效能与经济收益。管道材质随时间劣化、内部表面粗糙程度加剧，造成水流输送阻力增大，迫使加压泵站持续处于高功率运转状态，致使电力消耗显著攀升。此外，管道渗漏、破裂等突发状况屡见不鲜，需要投入大量人力进行日常巡查与应急维修，直接增加了运营维护支出。部分区域仍沿用性能低下的陈旧设备与过时的调控手段，未能建立科学的节能运行方案，无形中扩大了能源损耗规模。现行管理框架存在效能缺陷时，能源消耗与资金投入难以构建协同发展模式。

三、老旧管网运行调控机制的优化路径与效益分析（一）构建精准感知与实时监测的一体化数据采集系统

一是优化老旧管渠的运行管理方式，只有切实掌握管渠的运行情况。老旧管渠一般都存在管材老化、监测数据反馈不及时的情况，已经不能满足管渠智能化管理、防灾防汛等管理需求。为实现管理效率提升，应建立集中式的采集系统，在节点部位埋设压力表、流量计、水质监测设备等各类智能监测设施，实现对管道水位、水压、水质的实时监测。通过无线通信及数据整合平台，可以把各分散点位的数据归集处理，在可视化的状态下决策，甚至可以内置数据分析异常的算法，以实现实时问题的自动告警和精准定位，不仅能有效提升操作可视化、调度精准化的能力，也是未来调整模式搭建和能效评析的原始依据，这对于进行老管道智能化改造意义重大。

（二）推进区域管控单元重构与多源数据协同调度平台建设

为优化老旧管网调控效能，必须实施区域管控单元的体系化重组，同时建立多元数据联动调度机制。现有管网系统普遍存在控制分区笼统、调控精度不足等问题，无法有效适应多样化运行场景。建议依据供水区域分布、水力特征节点及地理条件差异，合理划分多个既独立运作又能协同配合的管控单元，精准界定各单元内阀门设施、泵站设备及监测装置的功能属性。与此同时，通过汇集管网流量、供水压力、水质参数、气象条件及水源状况等多元信息，打造集成化数据管理中枢。该平台有机整合地理信息系统（GIS）与数据采集监控系统（SCADA），突破传统单元壁垒，实现多系统协同运作与精细化管控。系统具备动态监测、智能调度与实时反馈功能，为给水管网的整体效能提升提供科学决策依据，是推进运营管理模式革新的核心基础设施。

（三）引入智能算法与自适应调度模型提升运行响应能力

现有管网设施受制于运行环境多变且调控响应迟缓，往往无法有效处理突发状况与负荷波动问题。为增强管网系统的应变能力，建议采用智能控制技术，包括深度学习算法和模糊逻辑系统，对管道流量及压力参数进行动态监测与故障预警，实现调控措施的预先规划。通过整合长期运行记录与即时监测信息，建立具备自我调整功能的优化调度体系。通过智能化算法对泵站启停及阀门开度进行自主调控，有效降低人工操作频次，显著提升调度过程的精确性与执行效率。该模型内置参数自适应调节模块，可依据不同工况需求实时优化运行策略，在保障系统可靠性的同时实现能耗优化。基于数据驱动的智能调度体系，促使传统管网系统从经验主导模式向数字化决策模式转型，成为实现调控体系智能化升级的核心路径。

结语：在水利基础设施现代化进程中，既有管网系统的运行管理机制革新成为关键环节。本研究基于实际运行数据，系统剖析了现行管理模式存在的典型缺陷，创新性地构建了以物联网监测、区域化调度和智能算法为支柱的升级方案，同时评估了其应用效益。现代水利信息技术的发展为建立智能化、集约化、协同化的管控系统创造了条件，这不仅能够显著提升老旧管网系统的运行效能，更能实现水资源的精准调配，其应用前景广阔且实践价值突出。

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作者简介：姓名:国俊，出生年月:1977.10，性别:女，民族:汉族，籍贯:山东淄博博山，学历:大学，职称:中级，研究方向:水利工程、水资源