解除水危机

巴西圣保罗州一半以上的城市由Sabesp供水，其中圣保罗市区有2000 万居民。长达16 个月的干旱持续威胁市区主要水源康达雷拉流域的供水，Sabesp迅速采取了行动，避免采取限水措施，引起人们反对或影响经济发展。Sabesp利用WaterGEMS完成整个给水管网的水力模型的装配和校准工作，评估了80 个假设方案，最后选定了一个充分利用供水系统之间相互联系的备选方案。该解决方案只需对基础设施进行最小幅度的调整，即可向康达雷拉供水系统送水。Sabesp估计，用WaterGEMS进行建模，寻找解决方案的时间缩短了一半，这也是工程师和建模专家团队有史以来找到水力解决方案最快的一次。

极低的流量

Sabesp是世界上最大的饮用水及污水处理服务提供商之一，在366 个城市为2480 万客户供水并为2130 万客户提供污水处理服务。这家国有企业服务于人口密集型城市，这些城市的供水和卫生设施可能会出现供需不平衡的情况。

在2013 年10 月至2015 年2 月的16 个月里，巴西降雨量极少，气温也异常高。这造成了圣保罗市严重的缺水问题，水库水位降至历史最低水平，水库只剩很少的储水量。康达雷拉水库的进水率急剧下降至每秒15 立方米，只及以往最低记录的一半。这种极端干旱天气让日常用水离不开康达雷拉水库的近900 万居民面临严峻的考验。干旱引发了近一个世纪以来最严重的水危机，于是有人开始呼吁在天气条件改善、旱情消退之前，立即采取行动，实施新的限水政策。

Sabesp考虑了每周只供水两天的极端限水措施。这种措施不仅容易遭到反对，而且对高海拔地区的客户而言更无异于是一种惩罚，因为那里的低气压本就会限制水流。限水政策带来的其他问题还包括对公众健康产生的威胁，例如，低入水量会导致卫生设施和水质变差，并会导致对医院和消防设施的供水不足。因此，公司决定进一步整合和优化区域供水系统，也就是人们常说的城市综合供水系统(SIM)，从而提供更均衡的供水量。

实施供水方案

为了找到一款可行的解决方案来为客户充足地供水，Sabesp投资1.5 亿巴西雷亚尔启动了一个项目，即采用WaterGEMS进行水力建模。工程部制定了80 个方案，希望从中找到向受影响地区输送饮用水的最佳可行方案。水力模型还展示了更有效地利用可饮用水的各种方法，例如，通过更快速地识别和修复漏损、增加给水管网分区并细化独立计量区域以及降低水压来减少耗水量和水资源流失。

该项目的成功关键在于对复杂供水系统的精确模拟。由9 家水处理厂组成的SIM 系统包含177 个水库和1,300 公里的管道，能够以73 立方米/秒的速率供水。供水管网包括98 个泵站和2.5 万公里的管道，所覆盖地域的海拔从740 米到1100 米不等。工程部利用WaterGEMS完成了整个给水管网水力模型的精准可靠的装配、校准和验证工作。通过接入Sabesp的地理信息系统(GIS)、监督控制和数据采集(SCADA) 系统以及流程信息管理系统(PIMS)，加快了模型装配过程，而且Sabesp能够利用这些系统提供的所有信息和数据来做出更明智的决策。

通过水力建模，Sabesp找到了一个对居民影响最小、运营风险也最低的方案。在持续干旱的状况下，水库很快就会排空，供水系统的入水量极低。Sabesp向减少用水量的客户提供奖金激励，从而帮助减缓康达雷拉水库的枯竭速度。

同时，低流量还让项目方有机会调整基础设施，并更加灵活地从其他供水系统往康达雷拉服务区输送饮用水。

快速取得成效

WaterGEMS中的水力模拟确定了可以在最短时间内实施的应急措施。Sabesp快速执行首选计划，最大限度地降低了给客户带来的影响。将水从瓜拉皮兰加大坝输送到康达雷拉供水系统水处理厂，往最需要的区域补充水，从其他供水系统取水，减少水量最少水库的排水量。

与此同时，水力建模加速了减少市区水资源流失计划的实施，识别并修复了泄漏设施，对管网进行分区，并引入了更多减压阀来控制可能加剧泄漏的压力。为了对给水管网进行必要的改善，施工队将需要穿行在拥挤的道路上，并遵循交通管制，同时减少市区的大规模封路。工程部门把这些因素都纳入到WaterGEMS分析场景中，最终提出了可在短期内完成并最大限度减少交通中断的解决方案。

在政府部门拨款预算有限的情况下，Sabesp必须采取诸如减少水资源流失、修复管道等措施，同时还得符合相关的法规要求。启动这些工作必须有可动用的资金，而且不能干扰正常运营工作。在尽量减少管网改动并将成本控制在最低水平的情况下，利用WaterGEMS模型计算出了可输送的最大水量。

此外，地理参考模型还充分利用了十年间信息和图像记录中的有用信息，最终帮助团队选定了对环境影响最小的备选方案。

节约时间，节约用水

通过在WaterGEMS水力模型中运行多个模拟，Sabesp最终确定了最可行方案，为严重干旱地区的客户提供更多水量。尽管存在诸多限制，但整个过程只用了旧方法一半的时间就给出了可以快速实施的有效解决方案。GIS、SCADA 和PIMS 的集成将数据收集时间缩短了70%，模型校准时间缩短了80%。这些节省的时间大大加快了Sabesp面对危机时的响应速度。

及时有效执行的干预措施产生了立竿见影的效果。例如，回收并替换那些废弃的漏水管道增加了瓜拉皮兰加水库的泵站向圣保罗的金融和医疗中心输送的水量。在瓜拉皮兰加水库扩建增压站，将更大水量引入城市西区。随着更大水量从瓜拉皮兰加大坝注入SIM 系统，两家水处理厂实施了扩建工作，以便为市区提供更多水源。通过改变控制结构、更新加压泵等措施有助于进一步整合供应商系统，以便更有效地分配有限的供水量。

Sabesp的重大举措减轻了市区对康达雷拉供水系统的依赖，减缓了支流水库的水位下降。建模增加了供水系统灵活性，从而实现水库之间水资源的持续输送。WaterGEMS帮助工程部验证想法、评估结果并做出最有效的调整。最终，康达雷拉供水系统的取用水量从 2013 年的 33 立方米/秒减少到了2015年的 13.5 立方米/秒。