張 宇，孫健濱，魏 薇

（濟(jì)南市南水北調(diào)工程建設(shè)管理局，山東 濟(jì)南 250099）

濟(jì)南市區(qū)經(jīng)十路某學(xué)校1960年建立，現(xiàn)有小學(xué)部和初中部共38個(gè)班級(jí)，在校師生2 000余人。由于建校時(shí)間較早，雖經(jīng)多次改造，但依然存在一些老式非節(jié)水型用水設(shè)備，存在粗放式用水行為和水資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

1 用水量和浪費(fèi)水量估算

經(jīng)實(shí)地調(diào)查，該學(xué)校存在水資源浪費(fèi)的用水設(shè)備主要是串聯(lián)式大便池（感應(yīng)式）和男衛(wèi)生間用整體式小便池。串聯(lián)式大便池共有14組，每組有4個(gè)大便池位和1個(gè)40 L的水箱，當(dāng)有人進(jìn)入衛(wèi)生間時(shí)，觸發(fā)感應(yīng)器，水箱開(kāi)始注水，當(dāng)充滿(mǎn)時(shí)，一次性將水排出水箱，沖入底部串聯(lián)的4個(gè)大便池位，在遠(yuǎn)端進(jìn)入下水道。缺點(diǎn)是當(dāng)一個(gè)人使用大便池時(shí)或有人進(jìn)入衛(wèi)生間使用小便池時(shí)感應(yīng)器即啟動(dòng)，水箱開(kāi)始注水。保守估算，該類(lèi)型大便池至少浪費(fèi)約20%以上的用水量。按學(xué)生白天在校時(shí)間12 h計(jì)算，扣除上課時(shí)間約6 h，每天實(shí)際使用時(shí)間約為6 h，全年按300 d計(jì)算，合計(jì)每年浪費(fèi)至少705.6 m3（詳見(jiàn)表1）以上的水資源。

男衛(wèi)生間用整體式小便池共有6組，底部尺寸約為300 cm×30 cm×20 cm，體積約為180 L，上部為帶有多個(gè)出水孔的PVC長(zhǎng)管，閥門(mén)式手動(dòng)開(kāi)閉。經(jīng)調(diào)查，該類(lèi)型的小便池一般是24 h開(kāi)啟，節(jié)假日也未關(guān)閉。按學(xué)生白天在校時(shí)間12 h計(jì)算，上課時(shí)間約6 h，每天學(xué)生實(shí)際使用該類(lèi)型小便池時(shí)間僅約為6 h左右。保守估算，該類(lèi)型小便池至少浪費(fèi)約50%以上的用水量。全年按300 d計(jì)算，合計(jì)每年浪費(fèi)至少為6 609.6 m3（詳見(jiàn)表1）以上的水資源。

經(jīng)保守估算，串聯(lián)式大便池和整體式小便池合計(jì)每年（按300 d計(jì)算）浪費(fèi)約7 315.2 m3的水資源。經(jīng)調(diào)查，該學(xué)校2017年總用水量為42 496 m3，經(jīng)估算，至少約17.2%的水資源浪費(fèi)了。

表1 粗放式用水設(shè)備用水量統(tǒng)計(jì)和浪費(fèi)水量推算

2 水資源浪費(fèi)原因分析

對(duì)該學(xué)校的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象進(jìn)行分析，造成浪費(fèi)的原因可以歸納為以下主要三個(gè)方面：

1）粗放式非節(jié)水老式用水設(shè)備在使用過(guò)程浪費(fèi)了多少水量較難計(jì)算。由于該校建校時(shí)間較早，節(jié)水型沖洗設(shè)備尚未推廣，這些沖洗設(shè)備所在的男女衛(wèi)生間是該校學(xué)生如廁的主要地點(diǎn)。這些沖洗設(shè)備可以正常工作，確實(shí)起到了學(xué)生如廁后必需的沖洗作用，使衛(wèi)生間保持了必要的清潔。由于實(shí)際使用時(shí)間、需保持一定的清潔度等因素，很難確定和計(jì)算單個(gè)用水設(shè)備浪費(fèi)多少水資源。

2）粗放式非節(jié)水用水設(shè)備手動(dòng)節(jié)水實(shí)施難度大，改造成本高。該學(xué)校的串聯(lián)式大便池和整體式小便池共有20組，分布在兩座教學(xué)樓的各樓層。而且由于是整體式大、小便池，單次沖洗所需水量較大，頻繁開(kāi)關(guān)會(huì)造成沖洗時(shí)間較短，達(dá)不到清潔要求。如果想要通過(guò)專(zhuān)人管理、手動(dòng)開(kāi)關(guān)達(dá)到節(jié)水的目的，實(shí)際操作難度大，可行性小。而且由于數(shù)量較多，如果要進(jìn)行節(jié)水改造，需要對(duì)原有的用水設(shè)備和混凝土大便池等設(shè)施進(jìn)行拆除，再重新購(gòu)置新型節(jié)水沖洗設(shè)備和裝修，成本較高，這也會(huì)造成額外的浪費(fèi)。

3）水資源費(fèi)用占比小，浪費(fèi)成本低。經(jīng)調(diào)查，該學(xué)校每年的辦公經(jīng)費(fèi)約為200萬(wàn)元，水費(fèi)為2.7元/m3，2017年總用水量為 42 496 m3，支出11.47萬(wàn)元，為辦公經(jīng)費(fèi)的5.7%。如按每年7 000 m3的浪費(fèi)水量計(jì)算，則浪費(fèi)的水費(fèi)約為1.89萬(wàn)元，僅為辦公經(jīng)費(fèi)的0.95%，水資源費(fèi)用占比小，浪費(fèi)成本低。學(xué)校出于易管理、方便使用、浪費(fèi)成本低、節(jié)水改造成本高等因素，未對(duì)粗放式用水行為和浪費(fèi)現(xiàn)象采取實(shí)質(zhì)性改進(jìn)。

3 全市公共用水設(shè)備浪費(fèi)水量推測(cè)

以該學(xué)校每年浪費(fèi)約7 000 m3水資源為參考，取5 000 m3為參考值。濟(jì)南全市幼兒園、中小學(xué)校、高等院校超過(guò)1 000余所，很多學(xué)校，特別是建校時(shí)間較早的學(xué)校也在使用粗放式非節(jié)水用水設(shè)備，保守推測(cè)至少為該學(xué)校的100倍。全市公共廁所、商場(chǎng)、辦公樓等公共區(qū)域也存在著大量粗放式非節(jié)水用水設(shè)備，同樣保守推測(cè)至少為該學(xué)校的100倍，以此可推測(cè)全市公共用水領(lǐng)域每年約有100萬(wàn)m3以上的水資源在使用過(guò)程中浪費(fèi)了。

4 對(duì)策和建議

據(jù)調(diào)查，要將這些粗放式非節(jié)水用水設(shè)備全部更換，成本較高，實(shí)施難度大。為此，構(gòu)思設(shè)計(jì)一種城市用水智能化網(wǎng)絡(luò)控制和監(jiān)控系統(tǒng)，在不改變?cè)杏盟O(shè)施的基礎(chǔ)上，以最小的投入實(shí)現(xiàn)各用水領(lǐng)域用水智能化、節(jié)約化、精細(xì)化、網(wǎng)絡(luò)化，提升公共用水和節(jié)水管理能力和水平。

該控制系統(tǒng)由控制端、智能控制器、電子水閥、數(shù)字化在線(xiàn)流量計(jì)等組成。工作原理：在不改變、不更換學(xué)?；虺鞘泄珟?、綠地澆灌等原有的管路、水箱、沖洗、澆灌等用水設(shè)備的基礎(chǔ)上，在用水設(shè)備進(jìn)水管線(xiàn)上安裝一個(gè)電子水閥，水閥由可語(yǔ)音控制和可遠(yuǎn)程控制的智能控制器控制，可由控制端（計(jì)算機(jī)、手機(jī)等）遠(yuǎn)程設(shè)定出水時(shí)段、閥門(mén)開(kāi)啟度等參數(shù)。智能控制器同時(shí)可連接聲音接收器，根據(jù)感應(yīng)用水區(qū)域內(nèi)的聲音強(qiáng)度開(kāi)啟或關(guān)閉電子水閥和執(zhí)行簡(jiǎn)單的語(yǔ)音命令。在主要用水單元的進(jìn)水主管線(xiàn)加裝數(shù)字化在線(xiàn)流量計(jì)，記錄通水時(shí)間、流速等數(shù)據(jù)并傳輸至控制端。每個(gè)智能控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或有線(xiàn)連接某個(gè)用水區(qū)域內(nèi)的多個(gè)電子水閥。每個(gè)控制端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可連接多個(gè)智能控制器和多個(gè)數(shù)字化在線(xiàn)數(shù)字化流量計(jì)?？刂贫?、智能控制器、電子水閥、數(shù)字化在線(xiàn)流量計(jì)的聯(lián)合使用，可實(shí)現(xiàn)用水精細(xì)化、節(jié)約化、智能化、數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化的目的。

該控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是可有效、大幅減少公廁、綠地澆灌等粗放式非節(jié)水用水設(shè)備的用水量。每臺(tái)粗放式用水設(shè)備可節(jié)約50%～80%的用水量。如大規(guī)模應(yīng)用，每年可節(jié)約極為可觀的水資源。二是不改變、不更換老式公廁、綠地澆灌等原有的沖洗、管路、水箱等用水設(shè)施的結(jié)構(gòu)和設(shè)備，減少投入，節(jié)約成本。三是可與其他簡(jiǎn)易沖洗水箱等用水設(shè)備聯(lián)合使用，使用水設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化控制?？勺杂山M合、靈活使用。一個(gè)公廁內(nèi)可使用一個(gè)智能控制器連接、控制多個(gè)電子水閥、聲音采集器。一個(gè)控制端可控制、連接多個(gè)智能控制器和數(shù)字化在線(xiàn)流量計(jì)，查看每個(gè)智能控制器和數(shù)字化在線(xiàn)流量計(jì)的數(shù)據(jù)。每個(gè)控制端之間也可互聯(lián)，形成城市用水監(jiān)控大網(wǎng)絡(luò)。四是可實(shí)現(xiàn)各用水領(lǐng)域和區(qū)域的水量數(shù)字化監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)，可接入城市水資源管理系統(tǒng)、智慧城市等數(shù)據(jù)大平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便于大數(shù)據(jù)分析和精細(xì)化管理等。五是無(wú)技術(shù)難題，成本低，不需要高端的科技和技術(shù)，在現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)此系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣。