摘要：城市供水系统作为保障城市正常运行的核心基础设施，其运行效率与安全稳定性直接关系到居民生活质量与社会经济发展。自来水厂与城市供水管网作为供水系统的两大核心组成部分，二者的协同运行水平是决定供水系统整体效能的关键。当前，传统供水调度模式普遍存在水厂与管网各自为政的问题，导致供需匹配失衡、能耗过高、运行效率偏低等诸多痛点，难以适配城市发展进程中用水需求的动态变化。基于此，本文以构建科学高效的自来水厂与城市供水管网协同调度方法为核心目标，系统分析协同调度的核心内涵与关键影响因素，构建协同调度框架，设计针对性的调度策略与优化方法，并明确实施保障条件。研究成果可为供水系统调度实践提供技术指导，助力提升城市供水系统的智能化、高效化水平，同时丰富供水系统调度领域的理论体系，具有重要的理论与实践价值。

关键词：自来水厂；城市供水管网；协同调度；供水系统优化；调度策略

一、自来水厂与城市供水管网协同调度的核心内涵与影响因素

（一）协同调度的核心内涵

自来水厂与城市供水管网协同调度，是基于供水系统整体最优目标，通过信息共享、决策联动、流程衔接，实现水厂生产与管网输配全流程协同的现代化调度模式。其核心目标是打破传统“各自为政”壁垒，让供水系统各环节形成有机整体，在保障供水安全稳定基础上，实现能耗最低、效率最高、成本最优。从核心特征看，协同调度具有整体性，以供水系统整体效益为导向；具有动态性，能实时适配外部因素变化，灵活调整策略；具有联动性，水厂生产与管网输配同步响应；具有高效性，通过全流程协同提升供水保障与资源利用效率。

（二）协同调度的关键影响因素

协同调度实施效果受多重因素影响，需从需求侧、供给侧、管网侧、外部环境与管理层面系统梳理。需求侧因素是核心导向，城市不同区域、时段用水需求特征不同，如居民生活用水有时段性、工业用水有周期性、公共服务用水较稳定但有突发增量，这些决定协同调度精准度。供给侧因素是基础保障，包括水厂供水能力、制水工艺特性与布局分布，影响供水峰值、生产计划调整与管网输配。管网侧因素是关键载体，涉及管网拓扑结构、老化程度与水力特性，影响水流传输、调度难度与水压流量调控。外部环境因素有不确定性，气象变化影响用水需求，极端天气与突发公共事件考验应急响应能力。管理因素是保障支撑，调度管理机制、信息传递与部门协同程度决定协同调度能否顺畅实施，缺乏完善管理与高效协同，难以实现真正协同调度。

二、自来水厂与城市供水管网协同调度框架构建

（一）协同调度的核心目标体系

构建协同调度框架需明确核心目标体系，其层次清晰、导向明确，涵盖基础保障、效率优化与质量提升三个维度。基础目标是保障供水安全稳定，满足城市各区域、各时段用水需求，使供水水质达标，避免水压不足、断水等问题。在保障安全供水的基础上，优化目标是提升供水效率、降低能耗，通过协同调度减少制水与输配能耗，实现能源高效利用，降低运行成本。延伸目标是减少管网漏损、提升供水服务质量，通过精准调控水压与监测管网状态，降低漏损率，优化供水布局，提升供水均衡性，改善用水体验。三个目标层次递进、相互关联，基础目标是前提，优化目标是核心，延伸目标是提升，共同构成目标导向体系。

（二）协同调度的组织架构设计

合理的组织架构是协同调度顺畅实施的保障，需构建“决策—执行—监督”三级联动的组织架构。决策层作为协同调度的核心，应明确联合决策主体，由水厂管理部门与管网管理部门的核心人员组成联合调度决策小组，明确各自职责与决策权限。决策层的核心职责是制定协同调度的总体方案、重大调度策略调整、应急调度决策等，建立常态化的联合决策会议机制，确保决策的科学性与协同性。执行层是协同调度的实施主体，需划分水厂生产调度与管网输配调度的具体执行流程，明确二者的协同衔接节点。水厂生产调度团队负责根据决策方案调整制水计划、优化生产工艺参数，管网输配调度团队负责调整阀门开度、加压泵站运行状态等，双方需建立实时沟通机制，确保执行过程精准同步。监督层负责协同调度实施效果的监测与反馈，由独立的监管人员组成，通过对水厂生产数据、管网运行数据、用水需求数据的实时监测，评估调度策略的实施效果，及时发现调度过程中存在的问题并反馈给决策层，为调度策略的优化调整提供依据，保障调度方案的有效落地。

（三）协同调度的信息共享机制

信息共享是协同调度的核心支撑，缺乏高效的信息共享，协同调度便无从谈起。需从信息共享内容、传递通道与安全保障三个方面构建完善的信息共享机制。在信息共享内容方面，需明确核心共享数据清单，包括水厂生产数据、管网运行数据与用水需求数据。水厂生产数据涵盖制水量、出水压力、水质指标、能耗数据等；管网运行数据包括管网各节点压力、流量、漏损监测数据、阀门与加压泵站运行状态等；用水需求数据包括分区用水统计数据、实时用水监测数据、需求预测数据等。这些数据是协同调度决策的核心依据，需确保数据的全面性与精准性。在信息传递通道方面，应构建统一的智能化信息交互平台，打破传统的信息孤岛，明确数据传递的流程、时限与责任主体。水厂与管网管理部门通过平台实现数据实时上传与共享，决策指令通过平台精准下达，确保信息传递的高效性与及时性。在信息安全保障方面，需制定完善的数据安全管理规范，明确数据采集、传输、存储、使用各环节的安全要求，建立数据访问权限管理机制，防止数据泄露、篡改或丢失。同时，定期开展数据安全检测与维护，确保共享信息的完整性、保密性与可用性。

三、自来水厂与城市供水管网协同调度策略与优化方法

（一）基于需求预测的前置调度策略

前置调度是实现供需精准匹配的关键，核心在于通过科学的用水需求预测，提前优化水厂生产与管网输配方案，避免被动调度。在城市用水需求预测方法的选择上，需结合城市发展特征，选取精准度高、适用性强的预测模型。应综合考虑历史用水数据、人口规模、产业结构、气象条件等多重影响因素，采用统计分析与机器学习相结合的方法，构建多维度需求预测模型，提升预测结果的精准度。基于预测结果，水厂需动态调整生产计划，提前优化制水流程。针对用水高峰期，提前调整水厂水泵运行组合，提升供水能力；针对用水低谷期，合理减少制水负荷，降低能耗。同时，管网输配需实施前置布局，根据需求分布预测结果，提前调整管网关键阀门开度，优化加压泵站运行参数，确保水流能够精准输送至需求集中区域，避免出现局部水压过高或不足的问题。通过前置调度，实现水厂生产与用水需求的提前匹配，提升供水系统的运行效率。

（二）基于水力平衡的实时协同调度策略

水力平衡是保障供水稳定的核心要求，基于水力平衡的实时协同调度需以管网水力特性分析为基础，实现水厂出水与管网输配的精准匹配。首先需采用专业的水力模拟软件，对供水管网的水力特性进行系统分析，明确管网水流传输规律、压力分布特征，精准识别管网薄弱环节。在此基础上，建立水厂出水压力与管网节点压力的协同匹配机制。通过实时监测管网各节点压力数据，动态调整水厂出水压力，避免因出水压力过高导致管网漏损增加，或因出水压力不足影响远端区域供水。对于多水厂联合供水的城市，需优化多水厂的供水范围划分，根据管网水力特性与用水需求分布，明确各水厂的供水区域与供水比例，避免出现供水重叠区域的水压冲突，提升管网整体输配效率。实时协同调度需依托智能化监测平台，实现数据实时采集、分析与决策调整的闭环管理，确保调度策略能够快速响应管网水力工况的变化。

（三）基于节能降耗的优化调度方法

节能降耗是协同调度的重要优化目标，需从水厂制水与管网输配两个核心环节入手，构建协同优化的调度方法。在水厂制水环节，应结合制水工艺特性，优化能耗管控。根据原水水质变化与制水量需求，合理调整水泵运行组合，采用变频调速技术，降低水泵运行能耗；优化制水药剂投加方案，在保障水质达标的前提下，减少药剂消耗，降低药剂成本与后续处理能耗。在管网输配环节，需基于管网水力工况，优化输配能耗。通过调整加压泵站的运行参数，避免泵站超负荷运行；优化管网水流路径，减少无效水力损耗；针对老旧管网，通过精准的水压调控，降低漏损率，减少因漏损导致的能源与水资源浪费。同时，需建立水厂制水能耗与管网输配能耗的协同优化模型，避免单一环节的节能导致另一环节能耗增加，实现供水系统整体能耗最低。

（四）应急场景下的协同调度策略

应急场景下的供水保障能力是衡量协同调度水平的重要指标，需构建分类响应、快速联动的协同调度策略。首先应明确突发供水事件的分类标准，结合事件性质与影响范围，将突发供水事件分为管网破裂、水厂设备故障、应急用水激增等不同类型，针对不同类型事件制定差异化的响应机制。在应急场景下，需明确调度决策的优先级，将保障居民基本生活用水作为核心优先级，合理调配供水资源。对于管网破裂事件，应快速定位破损位置，及时关闭相关阀门，调整水厂出水压力与供水范围，同时启动应急抢修机制；对于水厂设备故障事件，需快速切换备用设备，调整其他水厂的供水计划，弥补供水缺口；对于应急用水激增事件，需提前预判用水增量，调整水厂生产计划与管网输配方案，保障供水连续性。此外，需建立应急供水与常规供水的协同衔接机制，在应急事件处置完成后，逐步调整调度策略，实现应急供水向常规供水的平稳过渡，避免因策略突变导致供水波动。

四、自来水厂与城市供水管网协同调度的实施保障条件

（一）技术保障

技术保障是协同调度实施的基础支撑，需从监测技术、智能化平台与人才队伍三个方面提升技术水平。在监测技术升级方面，需完善水厂与管网的全流程监测体系。在水厂关键生产环节安装精准的监测设备，实时采集制水量、出水压力、水质、能耗等数据；在管网关键节点、远端区域、易漏损路段安装压力、流量、漏损监测设备，实现管网运行状态的全面感知。通过监测技术升级，提升数据采集的精准度与实时性，为协同调度决策提供可靠的数据支撑。在智能化平台建设方面，需构建集数据监测、需求预测、调度决策、执行监管于一体的协同调度平台。平台应具备数据整合分析、水力模拟计算、调度方案优化、指令下达等核心功能，实现水厂与管网数据的实时共享、调度决策的科学生成与执行过程的全程监管。在技术人才支撑方面，需培养具备协同调度理念与专业技术能力的复合型人才队伍。通过专业培训、技术交流等方式，提升相关人员对监测数据的分析能力、调度方案的制定能力与应急处置能力，确保协同调度技术与方法能够顺畅落地实施。

（二）管理保障

管理保障是协同调度顺畅运行的关键，需从制度完善、联动机制与监督执行三个方面构建管理体系。在协同调度管理制度完善方面，需明确水厂与管网管理部门的职责分工，细化协同调度的流程规范与考核标准。明确各部门在信息共享、决策制定、执行实施等环节的具体职责，避免出现责任推诿；制定标准化的调度流程，确保调度工作有序开展；建立科学的考核指标体系，将供水安全、能耗控制、漏损率等核心目标纳入考核，提升各部门参与协同调度的积极性。在协同联动机制建设方面，需建立常态化的沟通协调机制，定期开展水厂与管网管理部门的联合会议，及时沟通调度过程中存在的问题，协商解决协同衔接难题。针对突发问题，建立快速响应的沟通渠道，确保信息传递及时、问题处置高效。在调度执行监督方面，需建立调度策略实施效果的评估与反馈机制。通过对水厂生产数据、管网运行数据、用水需求数据的持续监测，评估调度策略的实施效果，及时发现偏差并调整优化，形成“决策—执行—评估—优化”的闭环管理，保障协同调度目标的实现。

（三）制度保障

制度保障是协同调度长效实施的重要支撑，需从法律法规与激励约束机制两个层面提供制度支撑。在法律法规健全方面，需完善城市供水调度相关的法律法规与行业标准，明确协同调度的实施要求、责任主体与保障措施，为协同调度的实施提供明确的制度依据。针对信息共享、应急调度等关键环节，制定专项管理规范，确保协同调度有章可循。在激励约束机制完善方面，需建立科学的激励与约束制度。对在协同调度实施过程中表现突出、成效显著的团队或个人给予表彰与物质奖励，鼓励各部门积极主动参与协同调度；对因职责落实不到位、协同配合不力导致调度失误的，明确责任追究机制，督促相关部门履行职责。通过激励约束机制，营造良好的协同氛围，保障协同调度的长效推进。

五、结语

随着智慧城市建设的持续推进，自来水厂与城市供水管网协同调度将迎来更广阔的发展空间。未来可进一步深化协同调度与大数据、人工智能等先进技术的深度融合，通过大数据分析提升用水需求预测的精准度，借助人工智能算法实现调度策略的自主优化与智能决策，构建更加智能化的协同调度体系。同时，不同规模城市、不同供水条件下的协同调度差异化适配性研究有待加强，未来可针对中小城市、老旧管网密集城市等特定场景，开展专项研究，提出更具针对性的协同调度方法。此外，协同调度的长效运行机制仍需持续完善，需结合行业发展与技术进步，不断优化管理制度与激励约束机制，推动协同调度在城市供水行业的全面推广应用，为城市供水行业的高质量发展提供有力支撑。

参考文献：

[1] 黄文杭 . 城市自来水厂供水管道铺设与安装施工技术研究 [J]. 城市建设理论研究 ( 电子版 ), 2025, (31): 163-165.

[2] 巴卓然, 金晔, 李相宜, 马腾, 杜溪畅, 李梓彧, 赵蓓. 供水管网运行调度方法及研究进展 [J]. 城镇供水 , 2025, (03): 47-54.

[3] 韦明善 . 智慧水务理念下城乡供水一体化设计 [J]. 农村科学实验 , 2025, (05): 44-46.

4] 倪开范. 城市供水管网分区与压力跟随方法的研究 [D]. 安徽建筑大学, 2025.

5] 叶露 , 郑雪婷 . 基于城市供水管网优化调度研究 [J]. 建筑与预算 , 2020, (05): 56-6

作者简介：陈盼（1986.8）男，汉族，湖南省，本科，工程师，从事监理公司负责人工作