印度新的供水方案克服干旱和水污染挑战，实现全民供水

Bentley软件帮助优化给水管网的设计

改善班库拉农村的供水状况

印度经济的规模和增速在全球排名第六位。在印度城市持续发展的同时，印度农村却面临着巨大的基础设施挑战。65%的印度人居住在村庄，其中，80%村民的饮用水和清洁用水完全依赖于地下水。在全球122个国家和地区中，印度因水质差而排名第120位，每年有100万人受到水传播疾病的影响，印度农村居民平均每天步行8公里去取洁净水。

西孟加拉邦公共卫生和环境工程部（PHED）联合亚洲开发银行聘请先进的给水和雨污管网建模公司DTK Hydronet Solutions（以下简称“DTK Hydronet”）为印度班库拉提供给水服务。班库拉位于西孟加拉邦，当地居住着许多土著部落居民。目前，这些部落正面临严峻的干旱挑战，地表水源几乎枯竭，受到砷和氟化物严重污染的地下水已经变得不可饮用。

该项目覆盖了班库拉24个区域中的4个，跨越600个村庄，可惠及近100万村民。目前，该地区的供水量为人均每天20升，通过现有的100公里管网供水，每天供水时间不到45分钟。由于这些限制，班库拉每年约有90人死于水传播疾病。

DTK Hydronet的水利工程顾问Devashri Karve表示：“为了全面改善这些状况，必须设计一个能将地下水和地表水结合使用的系统，为每人每天至少提供70升水。”“供水应该是全天不间断，连续、平均且可持续，具有12米的最小余留水位以及动态压力管理系统，而且最重要的是，可以供水到户，为班库拉所有家庭提供服务。 ”

分析现状并确定最佳路线

班库拉现有的给水管网由石棉水泥管组成，这些管道长期漏水，经常需要维修。因此，DTK Hydronet创建了一个单独的水力模型来分析现有给水管网的性能，并得出结论：现有的给水管网陈旧，无法满足当前和未来的用水需求。随后，他们决定完全废弃现有系统，设计新的给水管网。

DTK Hydronet需要确定最有效的路线方案，将水输送到班库拉的4个指定区域。该项目确定的水源为达摩达尔河和Mukutmanipur大坝的渗渠。DTK Hydronet选择通过增压站使用两级泵送，将来自这两处水源的水输送到4个区域。

泵送的第一阶段是在每个区域中将水从水源泵送到地面水库；第二阶段是将水从这些地面水库泵送到这些区域中的相应蓄水池。虽然这不是造价最低的方案，但是鉴于该项目涉及范围广泛且地形高低不平，DTK Hydronet最终选择了最可靠的解决方案。

地形起伏和住所分散带来挑战

泵送主管网的长度约为400公里。由于班库拉的地形起伏不平，该管网极易受到瞬时压力的影响。丘陵地带的高度在短距离内从16米到150米变化不等。因此，应对系统中的所有压力是一项挑战。

山区地形也使给水模型易受高压影响。因此，DTK Hydronet使用了减压阀（PRV）来动态管理这些压力。Karve表示：“采用此方法后，系统能应对低需求时段的压力，而在高需求时段，也能保持足够的压力。”

此外，由于可用土地有限，供水公司只能圈定一些位置用来安装高架水箱，因此，很难为每个地点都找到有效的作业区。班库拉的人口密度很低，住所散布于各处。尽管该项目的独立计量区域（DMA）划分不同于传统的城市DMA划分。我们为所有DMA提供单独的供水系统，以保证所有地点的供水都保持均等，无论距离水箱位置有多远。

WaterGEMS帮助建立最佳水力模型

DTK Hydronet最初开发水力模型时使用了Model Builder、TRex和LoadBuilder，这些都是WaterGEMS包含的模块。利用WaterGEMS中的这三大功能节省了80%的设计时间，相当于1人完成5人的工作。结果，第一个模型只用了5天的时间就创建完成。此外，内嵌在WaterGEMS中的CONNECT Advisor可帮助快速访问所有技术资源，网络导航器功能则有助于开发无误差的模型。

项目团队随后在WaterGEMS的多个方案中划分了水力模型，包括输水干管和给水方案。以前，数据必须人工输入，但借助WaterGEMS中的“方案（Scenarios）”功能，DTK Hydronet可以生成无数的供水方案。项目团队创建了30多个针对输水干管抽水计划和成本的方案，还创建了90多个给水方案。供水公司最初将抽水时间定为22小时/天，但在WaterGEMS中实现“方案能源成本（Scenario Energy Cost）”功能后，DTK Hydronet确定可以缩短2小时的抽水时间。因此，现在有4小时可以用于维护，20小时专用于抽水。

利用软件分析管网选项

DTK Hydronet对所有78个水箱进行了质量调平，可在一天中的任何时候检查溢流和排空情况，从而节省了供水和水箱建造成本。接下来，该公司利用WaterGEMS中的Darwin Designer功能对78个区域进行了初步设计。Darwin Designer可生成多个成本优化的设计解决方案。

该公司提出了使用Darwin Designer的新方法。他们首先把直径设为100毫米，然后进行计算。计算之后，DTK Hydronet创建了基于速度范围的查询，为该团队提供了给水管网的试验性可伸缩水力模型。然后对这些管网进行进一步的微调和优化。DTK Hydronet使用WaterGEMS进行了临界点分析，为操作员生成了隔离步骤测试和DMA操作报告。他们使用临界程度分析优化隔离阀的数量，然后使用PRV来动态管理压力。Karve解释道：“确定了隔离阀的最佳数量后，我们的目标是将水流失率控制在15%以内。 ”

随后，团队针对不同的操作方案分析了主排水管，将主排水管模型导出到HAMMER，以检查和分析瞬态和管道故障。DTK Hydronet使用这一集成了GIS的模型来生成物料清单、数量清单和多个地图。最后，该团队将水力模型和子模型导出为iModel，以便简化施工过程。此前，DTK Hydronet曾根据Excel电子表格中的数据创建地图和施工图。现在，由于WaterGEMS集成了GIS，DTK Hydronet创建了Python脚本，可在4天内创建350个地图。

Bentley软件推进设计并节省成本

该项目实现了所有的设计、工程、运营和环境目标。对设计和工程影响包括：单个GIS集成水力模型；符合提高安全性的工程设计标准；提供每种可能的替代方案的详细分析；设计成本降低40%，设计时间缩短80%。此外，该项目还使SCADA连接实现了经济高效的运营并满足了未来的供水需求。

整个给水管网旨在实现最低的成本和最大的压力效益。项目不仅对输水干管进行了安全性分析，而且所设计的泵可以以优化和具有经济效益的方式运行。使用Bentley技术，一个月就完成了设计，节省了9个月的设计时间。据DTK Hydronet估计，该项目最初的成本为120亿印度卢比，后来通过对管道直径、材料和抽水机械进行成本优化，成本降低了近16%。抽水机械节省了5%的资金，管道节省了11%的资金。

新供水系统将提高生活质量

该项目为班库拉4个指定区域的居民提供连续的全天不间断供水，提高了印度农村100万村民的居住水平和生活质量。Karve表示：“基础设施是自然和人类之间的接合点，这样一个造福民生的项目肯定会对成千上万人的生活产生影响。目前，供水覆盖率仅为0.027%，到2021年，班库拉地区供水覆盖率将提高至100%。而且，水将完全不包含任何砷和氟化物。”