城镇供水管网水质数字监测

城市供水系统一般由取水系统、水处理系统、配水系统和二次供水设施四部分组成。首先从水源取水输送至水厂处理，净水厂净化后的水，最终均需要通过铺设在地下复杂的配水管网和居民小区二次供水设施送至用户家里。水处理应尽可能防止微生物生长，防止管道材料腐蚀和预防形成沉积物。在一些大城市及特大城市，由于管线长（通常达几十千米），局部停留时间长，导致出厂时合格的自来水在连续、漫长的输送管道中，经过庞大的管网系统到达用户终端的过程中发生了复杂的物理、化学及生物变化，最终导致从用户水龙头中放出的自来水已经发生变化，甚至水质不合格。中国疾病控制中心对全国35个城市调查表明，出厂水经管网、二次供水设施输送到用户自来水龙头，自来水不合格率增加了20%左右，一些城市多次出现管网和二次供水水质受污染引起的突发事故。据对占全国总供水量2.44%的36个城市的水质调查，出厂水平均浊度为1.3度，而管网水增加到1.6度；色度由5.2度增加到6.7度；铁由0.09mg/L增加到0.11mg/L；细菌总数由6.6CFU/ml增加到29.2CFU/ml。由此可见，自来水在输配过程中造成的供水二次污染问题不容忽视。

保护输配水系统对提供安全饮用水十分重要。输配水系统可能包括长距离输送管道、储水罐、与工业用户的交叉口，输配水系统还有被损毁和破坏的可能性，还存在微生物和化学物质污染的机会。当输配水系统内发生肠道病原体或者有害化学物质污染时，消费者便很可能暴露于这些危害中。比如病原体的侵入，即使尚有残留的消毒剂能限制微生物生长，但可能不足以克服污染，或对进入的部分或全部类型的病原体无效。最终存留的病原体可能引发感染并致病。进入输配水系统的饮用水可能含有非寄生的阿米巴原虫和各种异养细菌以及真菌。在适宜的条件下，阿米巴和异养菌，包括柠檬酸杆菌、肠杆菌和克雷伯杆菌，可能在输配水系统中生长并形成生物膜。现在还不能证明在生物膜上的大多数微生物（军团菌例外，能在建筑给水系统中繁殖）会通过饮用水对一般人群的健康产生不良影响，但也可能对严重免疫受损的人来说是例外。

之前供水安全保障的重心往往集中在寻求突破水源水质和水厂的处理工艺上，以确保出厂水水质达到供水基础要求或者更好，而对于水质在城市输配水管网及二次供水设施中的变化则没有给予更高的重视。

供水系统是城市的重要基础设施，供水管网是影响供水水质的重要因素，特别是在拥有复杂供水管网的现代化大都市。水体在供水管网传输过程里引起的污染已经成为进一步提高供水水质的瓶颈，供水安全保障已成为城市发展中各方关注的重大问题。城市供水系统从水源到用户龙头，点多面广，众多环节之一受到损坏就可能不同程度地影响水量、水压或水质，而大多数水质监测又是定期的、事后的。在正常生产情况下和发生突发事故时，如何及时发现并保障供水安全是供水企业面临的重要问题。我国城市供水行业对于水质监测、评估及调控还没有形成一套可以在线监测、动态评估，以及联动调控相结合的处置平台。

保持配水系统中良好的水质，要依靠该系统的设计和操作，也要依靠维护和检查。由于城市供水管道敷设在地下，难以像水厂等水处理工艺一样可以对各个流程出水水质进行方便的管理和监测，同时供水管网的用水点众多，不可能对全部的用水点进行水质监测。因此，目前管网水质的监测存在点多面散、管材复杂、缺乏连续监测数据、主干网和管网末梢分布不均的不足。而管网水质的监测往往是以实验室的常规检测为依据，检测周期较长，因而对管网水质监测往往具有间歇性、被动性和延迟性，因此对于供水管网的水质监测系统有待完善和提高，实现常规实验室检测和在线检测的有机结合，实现数字化管网监测系统。

实现供水管网数字水质管理需要实现三个基础：设施基础、数据基础、管理基础。其中设施基础是用于收集水质信息的设备及网络基础；数据基础是水质动态数据信息、水质标准、检测结果、管网属性等信息；管理基础是对于水质指标及参数的评估和判定，以及针对为水质安全所采用的调控手段和措施。实现管网数字水质监测的设施基础和数据基础是重要前提。

水质数据监测以地理信息系统（geographic information system，GIS）为基础，集成监控与数据采集系统（supervisory control and data acquisition，SCADA）的动态数据，形成图数结合的展示方式。平台内容采用WebGIS的方式进行发布，可以通过登录网页的方式进行浏览和操作。水质数据涉及了从原水监测到水厂监测，再到管网监测的全过程。整个监测过程可以看到监测点的实时数据，可以对实验室检测结果进行录入，可以对移动检测车采样数据进行输入。传统的管网水质检测以人工为主，存在着检测周期长等弊端，而管网水质在线监测技术可以对供水水质的一些常规项目进行24h监控，对城镇供水的水质监督有着积极的作用。