Bentley软件为巴西大都市节约水处理成本

水力建模和模拟研究实现每天每个用户连接管的总漏损下降90升

应用新建模技术改造给水管网

巴西圣保罗大都市区的迪亚德马市拥有40万居民。Sabesp——Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo负责为巴西圣保罗州366个城市2,880万人供水，并为2,320万人收集和处理污水。

Sabesp Metropolitana Sul（MS）的区域管理部门承接了一个项目，其结果体现了采用流程集成以及水力建模和高精度仪表等新技术的重要性。这一造51.2亿巴西雷亚尔（约64.6亿元人民币）的项目旨在改善供水管网，以减少供水中断，提高当地客户的满意度。通过管网改造来改善整个区域的运行压力，确保为住在巴西迪亚德马市这个经济繁荣的大都市区的所有居民持续供水。

旧系统面临运行挑战

在此之前，迪亚德马市供水系统的主水库只有一条供水管道。从主水库分出另一条管道向第二个水库供水，然后再从第二个水库分出一条管道连接到第三个水库。水库的这种分层配置会导致供水中断，从而导致给水管网出现问题。此外，当管道出现问题导致供水中断时，恢复过程极其缓慢，引起用户的不满。

2016年，Sabesp投资安装了新的管道连接件，每个水库都由自己的独立管道供水。根据这一新的设计，连接水库的旧管道因过时而无法再用。但与此同时，供水系统的配置仍然不可靠。由于用水量大，供给约49,000个用户管线的供水系统使用了一条500毫米的环状管，管道承受着在高流速下运行的临界工作负荷。供水漏损导致供水中断，这主要发生在该区域的若干最高点，即供水系统中条件较差的供水点或高海拔地区。

开发新解决方案

为了克服这些挑战，Sabesp工程师分析了系统布局，试图解决流量限制问题。工程师们决定再铺设一条直径为800毫米的输水环路，来满足供水部门的需水量需求，以期解决供水问题。然而，实施这一解决方案存在巨大的挑战，包括由于项目规模庞大（包括劳动力和材料）而导致费用高昂。此外，对于工程师来说，很难确定如此宽的管道的最佳路线和位置。

为了解决这一问题，项目组决定在2017年初将400毫米的给水管网延长150米。然后，安装一个减压阀，以方便自动对供水压力进行远程控制。项目完成后，不仅可以对供水进行监控，还可以定期进行检查，确保消除高海拔地区的间歇性供水问题。最后，将原来的管网纳入新的给水管网，以彻底解决断水问题。

借助OpenFlows WaterGEMS设计新的给水管网

Sabesp借助OpenFlows WaterGEMS，使用当前未投入使用的管道来模拟供水备选方案。通过在水力模型中研究这种备选方案，项目组能够模拟现场水力条件。最终，该团队提议从未使用的管道中分出一个支线管道，直接向新的供水管道供水。与原提案相比，新提案提供了所需的用水量，可带来更大的价值。

为了创建模型，首先使用OpenFlows WaterGEMS的ModelBuilder功能导入管网拓扑数据。然后，使用该软件的LoadBuilder功能计算各节点的用水量。项目团队还将用水量、供水量、压力、流量模式和泵曲线导入到OpenFlows WaterGEMS软件中，进而发现管网不一致之处。Sabesp使用该软件验证了一致性并搜索了非标准结果。

Sabesp MS主管Gabriela de Almeida Moura表示：“在现场淹水条件下，我们研究了如何减小压力、确定PRV影响区域大小和确定增压站的安装。再对水力建模的结果进行细分，并转发到各个部门付诸实施。 ”

一期工程完成及后续预期改进

一期工程建成后，日常供水得到了改善，2016至2017年间，客户满意度提高，缺水投诉率减少了53%。特别是在给水管网的临界点和低压点，间歇供水地区不再存在。

在二期工程中，Sabesp将修建8,814米的管网，以加强和扩建给水管网。该组织将在高海拔服务区安装两台微型泵和11个自动减压阀，以加强压力管理。还将对系统仪表进行改造，并将更换21,489台仪表。预计每月总节水量将超过7万立方米。

二期工程完成后，该区域将细分成多个小型的压力控制区。在这些区域，将通过自动减压阀完善压力管理，以确保满足该地区不同地形的运行压力要求。整个项目完成后，Sabesp估计供水漏损率将下降9%，每个连接管的总供水漏损量将下降90升/天。由于减少了漏损，每月将挽回约365,000巴西雷亚尔（约46万元人民币）的水资源损失。此外，在项目完成并实施OpenFlows WaterGEMS计算的水力模型中确定的所有措施14个月后，所获收益预计将超过投资额。

通过建模优化管网，提高客户满意度

各供水公司正在设法提高运营效率、实现持续供水、降低成本、降低供水漏损率和提高客户满意度，以促进水务企业经济的可持续发展。该项目通过流程集成和新技术的应用，降低了漏损率，节约了水资源，并实现了预期投资回报。建模和模拟是Sabesp供水系统初步设计的基础工作。水力建模模拟了对系统有益的简单解决方案，取代了高昂、复杂的备选方案。使用OpenFlows WaterGEMS确保供水系统至少在10年内是安全的。

目前，项目处于施工阶段，一期工程期间采取的干预措施已改善迪亚德马市当地居民的供水情况，提高了客户满意度，改进了小区域的计量方法。使用Bentley软件消除了无法在给水管网内进行适当的压力管理的关键因素。一开始，水压就始终处于最大值，以补偿管线的沿程损失。但是在新系统投入使用后，管道中的压力由自动减压阀充分控制，现在迪亚德马市的所有给水管网都由减压阀来进行压力管理。

最后，改造后的给水管网显著改进了供水系统的基础设施，使整个供水系统的供水能力得到很大的提升。因此，供水部门能够持续为所有客户供水。Sabesp降低了系统漏损和能耗，保护了水资源，确保在未来提供持续安全的供水服务。