城市供水系统规划设计关键技术评估及标准化 （2017ZX07501001）
团队介绍
本课题研究团队由 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 牵头，联合规划设计单位（中国城市规划设计研究院、中国城市建设研究院有限公司、上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司、北京市市政工程设计研究总院有限公司）、高等院校（哈尔滨工业大学、同济大学）、水务企业（深圳水务（集团）有限公司）等单位，组成产学研一体化的科研团队，技术上覆盖了规划设计、评估验证、标准编制的较强配置，是一个技术力量雄厚、人才梯度合理的支撑性团队。研究团队专业技术人员占总人数90%以上，涵盖本科、硕士和博士学位的高级专业技术人才和管理人才，并成立由主题专家组、项目专家组成员、国内外知名专家共同组成的顾问团队，为本课题的实施奠定了坚实的基础。?????????????
课题针对“十一五”和“十二五”水专项饮用水安全保障主题的研究成果，凝练 出技术上对现状标准的缺失或技术提升有所补益、成熟度相对较高或能够互相补 充的 9 类 22 项关键技术，建立城市供水系统规划设计技术综合评估验证方法和指标体系， 在 19 个城市、50 多处技术验证点采用回顾性验证、生产性试验验证及仿真实验验证等方法完成技术评估和应用验证，明确技术的应用条件和范围，系统掌握城市供水系统设计关键技术在创新与先进性、安全可靠性、经济效益、稳定性及成熟度、社会效益等方面的优势和不足，通过技术评价和标准化研究提升了关键技术的就绪度。课题完成城市供水领域核心标准化文件 23 项，含标准研编报告 1 项、发布或报批 18 项、储备 3 项、其他标准化文件 1 项，补充铁、 锰、砷等 5 类特殊污染物处理和城市供水系统规划等共计 8 项关键技术的标准化文件；结合 ISO、英国等国际国外标准，深入研究我国现行工程建设标准体系、国家标准、行业标准、地方标准和团体标准的基础上，梳理并发布了安全饮用水技术标准体系；建设了“源头到龙头”的城市供水技术标准支撑平台，标准文件覆盖率达到 95％以上。课题研究成果夯实了我国饮用水安全多级保障技术基础和标准支撑，提高了供水规划设计先进技术的工程应用水平，引领了城市供水行业的技术进步。
一、研究目标
国家“水体污染控制与治理”科技重大专项在“十一五、十二五”期间全面开展了饮用水安全保障技术体系相关的研究和应用示范，但尚未进行系统地梳理、凝炼和总结。目前也没有一套针对“十一五”和“十二五”水专项规划设计相关技术的评估验证方法和指标体系，从而没能对新型关键技术进行技术验证和评估，更没有将相关技术纳入标准，也没有构建标准化体系平台。
因此，本课题展开的工作重心是规划关键技术的评估验证及标准化，包括技 术评估、标准化体系等2大部分，如图1。
对来源于“十一五” 、“十二五”的较成熟的技术成果，根据发布的技术内容， 梳理5大规划关键技术、17大设计关键技术，开展技术评估（如图2）。将评估成果用于补充规划设计的标准体系；针对标准体系中的短板，筛选同期国内外的相关研究成果，以及水专项中的相对成熟和潜在成熟技术作为补充。
在城镇供水系统“源头到龙头”的多项较成熟技术基础上，经评估筛选、验证、再评估验证的动态进化方法，推进水专项成果标准化，形成一批重要的标准化文件，构建我国饮用水安全保障技术标准体系。同时构建标准支撑系统、建设信息平台。
全工作流程中，以我国饮用水安全保障技术标准体系明确任务边界、指导任 务目标，并起到衔接规划和设计两大类关键技术的桥梁作用。
二、研究内容
针对城市供水系统的特殊污染物水源污染等风险，提升“十一五”以来饮用水 安全保障 9 大类 22 项关键技术就绪度并标准化，实现供水系统的风险识别与优化调控和决策支持，以及水源工程、水处理工程、输配水工程技术的优化组合与铁锰砷氟藻溴致突变物质等的经济有效去除与控制，构建“源头到龙头”的城市供水技术标准体系和支撑平台，用以指导城市供水系统规划设计，实现安全供水与饮用水资源的合理有效利用。
参考美国 ETV 、WHO 的 QMP、欧盟的 TA 、CTA 等， 构建了分别适用于城市供水系统的规划和设计的技术评估的方法与指标体系，可为城市供水系统中的规划设计关键技术的选择提供科学信息和决策依据。其流程框图如图 2 所示。
对于相关技术，采用生产性试验验证和回顾性验证、仿真试验验证相结合的 方式， 经 19 个城市超过 50 个技术验证点的技术验证（图 3）。通过层次分析法、专家评价法、经济分析等，凝练相关技的技术特性、技术质量、技术价值等指标，梳理 9 大类 22 项关键技术，形成全流程城镇供水系统规划标准化集成技术、含特殊污染物水源水处理与安全供水标准化集成技术等 2 项集成技术。课题启动前：TRL6-8 级（开展示范应用）；课题结束：TRL8-9 （形成系列标准规范，推广应用）。
1.1 全流程城镇供水系统规划标准化集成技术
集成城市供水系统风险识别、应急与水源协调配置、多尺度协同供水全流程，最大化整合资源承载、设施支撑、安全保障和经济可靠等四大能力，实现城乡统筹等多目标条件下城市供水系统规划的优化调控和决策支持。
启动前：TRL7 级，开展示范性应用。
梳理形成系统风险识别与应急能力评估规划技术、应急供水规划技术、多水 源供水系统规划优化技术、城乡统筹联合调度供水规划技术、供水规划决策支持 系统等 5 项规划关键技术，经哈尔滨、重庆等地应用验证。其中“复杂供水系统 空间布局优化” 、 “城市供水系统风险识别评估” 、“水源供需平衡与优化配置”、 “供水系统布局模式与优化”支撑了饮用水主题成果。
课题结束达到 TRL8-9 级。形成《城市水系统综合规划技术规程》、《城市供水系统规划技术评估指南》等标准，对《城市给水工程规划规范》 GB50282-2016 提出修改建议。
1.2 含特殊污染物水源水处理与安全供水标准化集成技术
启动前：TRL6-8 级（开展示范应用）
经过技术评估梳理水源工程、预处理、强化常规处理及地表水特殊污染物、 地下水工程及特殊污染物、村镇供水、深度处理、输配水管网、应急供水等 8 类，原位净化技术、水源调度及备用水源建设、生物预处理、化学预处理、强化 混凝技术、强化固液分离技术、消毒及副产物控制技术、特殊污染物(砷铁锰氟) 去除技术、农村小型集中式供水技术、臭氧活性炭深度处理（臭氧活性炭及副产 物控制技术、炭砂滤池技术）、膜组合工艺技术、水质保持技术、节能降耗技术、漏损控制技术、二次供水技术、应急处理技术、应急设计技术等 21 项设计关键技术。
地下水铁锰去除技术（含氨氮、铁锰同步去除技术） 在高铁高锰水质松嫩平原地区等的进行了生产性试验验证和广泛的工程实践调研和生产性试验验证， 复合金属氧化物氧化-吸附除砷技术在郑州、内蒙古等地的生产性试验验证和回顾性验证，多级串联硫酸铁改性活性氧化铝吸附除氟技术克服了传统活性氧化铝吸附容量较低、再生频繁、再生出水铝含量升高等问题；针对藻类提出了包含原位处理、预处理、强化常规等总体技术方案。
针对相关工程技术的优化组合，以及铁锰砷氟藻等污染物，实现污染物的铁、锰、砷、氟、藻类、氨氮、致突变前体物等的经济有效去除，溴酸盐、有机卤代物等消毒附产物的经济有效控制，水源突发污染时的安全处理与控制等。经典型城市、典型地区验证、厘定关键技术的边界和约束条件，实现技术标准化、形成系列标准化文件，可指导含特殊污染物处理的工程应用，提升水资源的利用率。课题结束达到 TRL8-9 级。
2.1 饮用水安全保障技术标准体系
初步梳理饮用水安全保障技术标准体系。经收集、归纳、整理， 收集涉饮用水安全保障法律法规及政策文件共 35 件；现行的饮用水安全保障相关的国家标准和行业标准共 231 项，其中国家标准 84 项、行业标准 147 项；已验收课题形成标准成果 15 项（国标 2 项、行标 13 项）；在研集成课题标准成果 54 项（国家标准研编 1 项， 国家标准 3 项， 行业标准 4 项， 团体标准 46 项），成果分布和标准化改革相符。
深入分析了我国现行的工程建设体系和标准化需求，借鉴 ISO、英国标准， 研究了我国国家标准、行业标准、地方标准和团体标准，形成由工程技术标准、管理技术标准和设备材料标准 3 项子体系、 11 项 2 级分类构成的标准体系框架 如图 4 所示。
标准化体系已经公布于中国工程建设标准化协会官方网站。
2.2 规划设计技术标准的支撑体系
结合标准体系的发展和标准化改革，系统梳理城镇供水系统规划设计标准， 整理出我国城镇供水系统规划设计现行与修编的国家标准、行业标准、地方标准（上海和北京），并纳入水专项产出标准，构建城镇供水系统规划设计标准体系。
完成城市供水系统技术标准支撑软件系统，包含技术标准体系、标准数据共享、标准化工作流程等 3 项管理功能子系统，界面层、业务逻辑层、数据访问等 3 层架构（如图 5）；覆盖国标、行标、地标（北京、上海）、图集、指南的现行与在编更新文件，截止 2020 年 12 月，查新标准覆盖率达到 95%以上；试运行满 6 个月并通过第三方检测。开发门户和 2 类移动端（PC、安卓、iOS），软件著作权授权 1 项，与中国城市规划设计研究院及神州公司进行了对接。
三、对标志性成果支撑情况
系统全面地梳理了从“源头到龙头”的供水系统规划设计关键技术并形成相关标准。
关键技术为：水源(人工湿地原位净化、水源调度、备用水源建设)、预处理（预臭氧/生物预处理/粉末活性炭等）、强化常规处理（应对低温低浊水的机械旋 转格网强化混凝技术、应对低温低浊和突发高浊并存的沉淀/气浮组合强化固液分离技术、应对复杂致突变前体物的消毒工艺优化组合及副产物控制技术）、深度处理（臭氧活性炭工艺、膜污染控制与组合工艺技术）、管网（输配水管网水质保持、二次供水技术、节能降耗技术、漏损控制技术）、地下水（铁锰砷氟的 去除技术）、农村供水（农村小型集中水厂强化处理技术、小型一体化供水技术、多点水源联片供水管网技术）、应急供水（应急处理、应急设计）等工程优化组合技术；提炼了铁锰砷氟藻等的经济有效去除与控制技术。
提炼了关键技术的适用范围、主要参数等内容新编或修订相关标准，形成标准 6 项、标准储备 2 项。
深入分析了我国现行的工程建设体系和标准化需求，借鉴 ISO、英国标准，研究了我国地方标准和团体标准，形成由工程技术标准、管理技术标准和设备材料标准 3 项子体系、11 项 2 级分类构成的标准体系框架如图 4 所示。
该标准是城市饮用水安全保障建设领域顶层标准。《规范》报批稿共有条文 136 条，其中 20 条延用现行强条，66 条由现行 128 条强条融合合并，14 条在原 18 条强条基础上提升、降低、扩大范围、增加功能性能规定；新增 36 条。《规范》实施后，原 286 条强条中未采纳的不再具备强制性。
针对供水行业在碳达峰、碳中和方面的需求，完成《城镇供水管网漏水探测技术规程（局部修订）》 (CJJ 159)、《城镇供水管网漏损控制分区及压力管理技术规程》(T/CECA 报批稿)、《城镇供水系统节能设计规程》（T/CECS,报批稿）、《中小型供水泵站系统节能技术导则》 (T/CECA 征求意见稿)等标准，提出了城镇供 水系统漏损控制、节能降耗设计、运行管理要求。
综上所述，本课题对城市供水规划关键技术进行了评估和标准化，形成的成果支撑了水专项十大标志性成果之 “多级屏障技术集成及标准体系”，提高了我国饮用水安全。
四、成果产出
课题合同规定应完成不少于 10 项标准、规范、图集、应用手册等标准化文件和 1 项研编报告，实际超额完成任务，形成标准化文件（报批稿或发布）18 项、研编报告 1 项、其他 1 项， 标准储备（立项或征求意见稿）3 项，共计 23 项。标准化文件中包含国家标准 2 项、行业标准 2 项、地方标准 3 项、标准图集 1 项、全国性团体标准 13 项。
该标准（研编前名称《室外给水工程项目规范》） 是住建部进行标准化改革试点的城市饮用水安全保障建设领域顶层标准。研编计划下达于 2016 年 12 月，2017 年 2 月启动。2018 年 10 月形成研编报告并完成研编验收；2019 年进一步完成标准报批稿。
形成《城镇供水工程设计技术评估指南》（T/CECA）、《城镇供水系统规划技术评估指南》（T/CECA 20006-2021）等 2 项团体标准，经课题 3 年 22 项关键技术验证，被评为“国际先进”。两项标准为规划和设计的新技术的规范化提供了依据。
形成《城市水系统综合规划技术规程》（T/CECA 20007-2021）、《城市供水应急和备用水源工程技术标准》（CJJ/T 282-2019）、《侧向流倒 V 型斜板沉淀池设计规程》（T/CECS 587-2019）、《机械加速澄清池工艺图集》（20S601）等 4 项标准，以及《动态混合器》（T/CUWA 征求意见稿）、《炭砂滤池设计标准》（T/CECA 征求意见稿）等 2 项标准储备。
形成《含铁含锰地下水接触氧化法给水处理技术规程》(T/CECA 20011-2021) 、《含氟水给水处理设计规程》 (T/CECA 报批稿)、《含藻水给水处理技术规程》（T/CECA 20012-2021）、《低温低浊水给水处理设计规程》（CECS110-2021）等 4 项标准。
形成标准 3 项、标准储备 1 项。
附表：课题主要成果一览表
排版：西贝
校对：万梓薇
