第三章 中级实操阶段

本章为中级实操阶段，核心目标是掌握水力模型的一线实操流程，实现模型的落地应用，解决实际工程中的数据采集、模型校准等核心问题。如果说入门阶段是帮你认识工具，初级阶段是帮你搞懂原理，那么中级阶段就是教你怎么把这些理论和工具，真正用到一线的项目里，解决实际的问题，把模型从 “电脑里的玩具”，变成能落地的、能帮你省钱、能解决问题的工具。

3.1 一线的核心实操项目

这部分是中级阶段最核心的内容，是你在一线项目里最常碰到的工作，每个项目都要做，我们给你做了最细致的拆解，把每个项目的实操步骤、注意事项、真实案例，都给你讲清楚，你照着做就能落地。

3.1.1 水平衡测试：摸清你家水的 “家底”

水平衡测试是模型落地的基础工作，也是所有水务项目的 “入场券”，不管你是做漏损控制，还是做节水改造，还是做模型校准，第一步都要做水平衡测试。

简单来说，水平衡测试就是给整个用水系统做一次全面的 “体检”，把每一滴水的来龙去脉都理清楚：整个系统，进来了多少水？这些水，都用到哪里去了？生产用了多少？生活用了多少？排了多少？漏了多少？有没有漏掉的水源？有没有没发现的漏损？把这些都理清楚，你才能知道，你的系统，问题出在哪里，才能给后续的模型校准、漏损控制，提供基础的数据。

图 3-1 水平衡测试全流程示意图，从准备到报告的完整实操步骤

一线实操的详细步骤

1. 准备阶段：把基础工作做扎实
首先，你要先去现场勘察，把整个系统的布局搞清楚，然后成立专门的测试小组，一般要有生产、运维、计量的人员一起，因为要懂生产，懂运维，懂计量。
然后，划分用水单元，这是最核心的一步，你要把整个系统，按车间、按工序，拆成一个个独立的小单元，每个单元，都要有独立的水表，能单独测这个单元的用水量，比如，生产车间一个，生活办公一个，冷却循环一个，这样，你才能知道，哪个单元的水用多了，哪个有问题。
最后，把所有的水表都校准一遍，这是最容易忽略的，很多新手，直接就用原来的水表读数，结果，水表不准，测出来的数全错，平衡不了，所以，测试之前，所有的水表，都要校准，确保表是准的，不然，你测的数，都是错的，后面的分析全白做。

2. 测试阶段：连续测，正常测
划分完单元，校准完仪表，就可以开始测试了，测试的时候，必须保证正常生产，不能特意节水，不能停产，不然，数据就不准了，你测的不是正常的工况，是特意的，没用。
一般来说，最少要测 72 小时，最好是测 7 天，覆盖工作日和周末，覆盖白天和晚上，覆盖不同的工况，比如，白天生产，晚上停产，这样，你才能拿到完整的、正常的用水数据。
读数的频率，一般是 1 小时读一次，不能太长，不然，你看不到小时级的变化，也不能太短，不然，工作量太大，1 小时一次，刚好，既能拿到小时级的流量，又不会太麻烦。
特别要注意的是，夜间最小流量的测试，半夜 2-4 点，所有的用户都不用水了，这个时候的流量，就是漏损，这个数据，是你算漏损率的核心，也是你后面模型校准的核心，所以，这个时间段的读数，一定要测准，不能漏。

3. 分析阶段：把水量的账算清楚
测试完了，你要把所有的读数，整理出来，做一个水平衡表，验证这个核心的公式：
输入水量 = 生产用水 + 生活用水 + 排水 + 漏损
正常来说，这个差值，不能超过 2%，如果差值太大，比如超过 5%，说明，你要么有没找到的水源，要么有没发现的漏损，要么就是你的水表不准，你要回头去查，把问题找出来，直到平衡。
然后，你要分析每个单元的用水量，看看，哪个单元的用水量，比正常的大，比如，某个车间，单位产品的用水量，比行业的大很多，说明，这个车间，有浪费，或者有漏损，然后，你要把漏损率算出来，整个系统的漏损率，是多少，每个单元的漏损率，是多少，这样，你就知道，问题出在哪里了。

4. 报告阶段：给出可落地的改进方案
最后，你要出报告，把你的测试结果，整理出来，然后，给出改进的方案，比如，哪个车间，要做节水改造，哪个区域，要做漏损排查，哪个水表，要更换，这些，都是可落地的，不是空的，这样，企业才能照着做。

一线的注意事项

5. 所有的水源都要算上：很多新手，只算自来水，忘了，企业还有井水、雨水、再生水，这些，都是水源，都要算进去，不然，你的输入水量，就少了，平衡不了，比如，有的企业，自己打了井，用了很多井水，你没算，那你的输入水量，就少了一大块，怎么都平衡不了。

• 测试的时候不能停产：很多企业，测试的时候，特意停产，或者特意节水，想把数据做的好看，结果，测出来的数，和正常的差了一倍，根本没用，你要的是正常的工况的数据，不是特意的，所以，一定要告诉企业，正常生产，该怎么用就怎么用，不用特意改。

• 水表的校准不能忘：很多老水表，用了十几年，早就不准了，有的偏快，有的偏慢，你要是用这些不准的表，测出来的数，全是错的，所以，测试之前，一定要把所有的表，都校准一遍，确保准。

3.1.2 管网查漏与漏损控制

管网查漏是实操阶段的核心工作，也是供水企业最关心的问题，老管网的漏损，能到 30%，也就是，你供 100 吨水，30 吨都漏了，没到用户手里，这不仅是浪费水，也是浪费钱，所以，查漏，就是把这些漏的水，找回来，把漏点修了，把漏损率降下来。

图 3-2 DMA 分区计量示意图，把大管网拆成小分区，精准定位漏损区域

一线实操的详细方法

• DMA 分区计量：先把漏损的范围缩小
很多新手，拿到一个大管网，几十万用户，不知道从哪里找漏，这个时候，你就要用 DMA 分区，把大的管网，拆成一个个小的独立区域，叫 DMA（独立计量区），每个分区，都装一个独立的进水计量表，测这个分区的总进水，然后，把这个分区里所有用户的用水量，加起来，差值，就是这个分区的漏损。
这样，你就把漏损的范围，从整个大管网，缩小到了一个小分区，比如，原来的大管网，10 万户，你不知道漏在哪里，现在，拆成 10 个 DMA，每个 1 万户，你一测，发现，DMA3 的漏损率，有 20%，其他的都是 5%，那你就知道，漏的地方，就在 DMA3 里，不用整个管网到处找了。
一般来说，每个 DMA 的大小，是 1000-5000 户，不能太大，太大了，漏损的范围还是太大，不好找，也不能太小，太小了，装表的成本太高，不划算，1000-5000 户，是最合适的。

• 夜间最小流量法：精准算出漏损量
分区完了，你要测这个分区的夜间最小流量，也就是，半夜 2-4 点，所有的用户都不用水了，这个时候，这个分区的流量，就是漏损，因为，没人用水了，所有的流量，都是漏的，这个方法，是现在最准的漏损测算方法。
比如，你测 DMA3 的夜间最小流量，是 10m³/h，那这个分区，每小时，就漏 10 吨，一天，就漏 240 吨，一年，就漏了 8 万多吨，你就知道，这个分区，漏的很严重，要重点排查。
这个方法，比你用日水量的差值，要准的多，因为，白天，用户的用水量，波动很大，你分不清，哪个是用户用的，哪个是漏的，但是，晚上，没人用了，所有的流量，都是漏的，非常准。

• 听音定位：精准找到漏点
缩小了范围，知道了哪个分区有漏损，接下来，你就要精准的找到漏点，这个时候，你就要用听漏仪，漏水的时候，水从破口喷出来，会有特殊的滋滋的声音，你拿着听漏仪，沿着管道走，哪里的声音最大，哪里就是漏点。
还有更精准的，相关仪，就是两个探头，放在管道的两个点，测漏水的声音，传到两个探头的时间差，然后，算出漏点的位置，这个，比人工听，要准的多，哪怕是埋的很深的管道，也能找到。

一线的注意事项

• 听音要在晚上：很多新手，白天去听，结果，车的声音，人的声音，泵的声音，噪音太大，根本听不到漏水的声音，所以，听音，一定要在晚上，半夜，安静的时候，还要把附近的泵、阀门，都关了，排除其他的噪音，这样，你才能听到漏水的声音。

• 分区的边界要封死：很多新手，划分了 DMA，但是，边界的阀门，没关死，还有旁通管，水从旁通管流进来了，你没测到，结果，你的进水表，测的水量，不准，漏损就算错了，所以，分区的边界，一定要封死，所有的进水，都要经过你的进水表，不能有旁通，不能有其他的进水。

• 漏点修完要复测：很多新手，找到漏点，修完了，就完事了，结果，修完了，漏损还是没降，因为，还有其他的漏点，所以，修完了，你要复测夜间最小流量，看看，漏损是不是降下来了，如果没降，说明，还有其他的漏点，你还要继续找。

3.1.3 雨水回收：把雨水变成可利用的资源

雨水回收，是现在市政、工业项目里，非常火的节水项目，把下雨的雨水，收集起来，处理干净，用来浇花、冲厕所、冷却，不用自来水，这样，就能省很多新水，还能减少内涝，一举两得。

图 3-3 雨水回收系统流程示意图，从收集到回用的完整流程

一线实操的详细步骤

• 收集环节：把雨水收起来
首先，你要做收集的设施，在屋顶、地面，做雨水的收集口，把下雨的雨水，都引到收集管道里，比如，屋顶的雨水，通过落水管，引到收集管，地面的雨水，通过雨水口，引到收集管，这样，你就能把雨水，都收起来，不会直接排到市政管网。

• 弃流环节：把脏的雨水扔掉
刚开始下雨的前 5-10 分钟的雨水，是最脏的，因为，它冲了屋顶的灰尘，冲了地面的垃圾，这些脏水，你不能要，所以，你要做弃流，把这部分脏水，直接排到市政管网，不要收集，等过了 10 分钟，雨水干净了，你再开始收集，这样，你收集的雨水，就不会太脏，处理起来也容易。

• 处理环节：把雨水处理干净
收集的雨水，要处理，才能回用，处理的步骤，一般是：

• 沉淀：把大的杂质，比如泥沙，沉淀下来。

• 深度过滤：把小的杂质，比如悬浮物，过滤掉，让水变清。

• 消毒：把细菌杀掉，让水质，达到杂用水的标准，比如，浇花、冲厕所的标准。
处理完了，雨水就干净了，就能用了。

• 存储和回用：把干净的雨水用起来
处理完的雨水，你要存到蓄水池里，要用的时候，比如，浇花、冲厕所、冷却的时候，抽出来用，这样，你就不用自来水了，省了很多新水。

一线的注意事项

• 一定要做溢流管：很多新手，做了蓄水池，忘了做溢流管，结果，下大雨的时候，雨水太多，蓄水池满了，溢出来，淹了地方，所以，一定要做溢流管，蓄水池满了，多余的雨水，就排到市政管网，不会溢出来。

• 定期清理设施：很多人，做完了，就不管了，结果，半年之后，过滤器堵了，弃流阀锈住了，用不了了，所以，你要定期清理，每个月，清理一下过滤器，每个季度，检查一下弃流阀，保证，设施能正常用。

• 水质要定期测：回用的雨水，水质要达标，不然，用了之后，会有问题，比如，浇花的话，不能有太多的杂质，冲厕所的话，不能有细菌，所以，你要定期测水质，保证，处理完的水，是达标的。

3.1.4 双循环构建：让水用了再用

双循环，就是工业节水最核心的方法，把生产用的水，用了之后，处理一下，再回来用，形成一个循环，不用一直加新水，比如，冷却用水，用了之后，降温，过滤，再回来冷却，这样，你就不用一直加新水，只要补一点漏掉的、蒸发的水就行，能省很多新水。

一线实操的详细步骤

• 收集排水：把用了的水收回来
首先，你要把生产的排水，都收集起来，比如，冷却的排水，生产的排水，不要直接排掉，用管道，引到处理站，这样，你才能把这些水，处理了，再用。

• 处理排水：把脏的水处理干净
收集的排水，要处理，把里面的杂质，去掉，把温度降下来，让水质，达到生产用水的要求，比如，冷却用水，只要，把温度降下来，把杂质过滤掉，就能再用了，不用像自来水那么干净，只要，不堵管道，不结垢，就行。

1. 循环回用：把处理好的水，再送回去用
处理完的水，你再送回生产的进水口，再用一遍，这样，就形成了一个循环，你不用一直加新水，只要，补一点，漏掉的、蒸发的、排掉的水，就行，正常的双循环，补水量，只要 5% 左右，也就是，你用 100 吨水，只要补 5 吨新水，其他的，都是循环用的，能省 95% 的新水。

一线真实案例

有个山西的选煤厂，原来，都是用一次水，用了就排，水的重复利用率，只有 70%，一年，要取 100 万吨的新水，后来，做了双循环改造，把洗煤的废水，沉淀过滤，处理干净，再回来洗煤，重复利用率，升到了 95%，一年，只需要补 5 万吨的新水，省了 95 万吨的新水，一年，省了几百万的水费，效果非常明显。

一线的注意事项

2. 要定期排污补水：很多新手，以为，循环水，就一直循环，不用管，结果，循环的水，里面的杂质，越来越多，盐度越来越高，最后，结垢，堵了管道，所以，你要定期排污，排掉一部分脏水，补一点新水，把杂质的浓度，控制在合理的范围，还要加阻垢剂，防止结垢。

3. 水质要实时监测：循环的水，水质，要实时监测，比如，浊度，盐度，硬度，这些，不能太高，不然，会堵管道，会结垢，所以，你要装在线的监测仪，实时看水质，不对了，就排污补水。

3.1.5 水质监测：盯着水的 “健康状态”

水质监测，就是，监测水的各项指标，比如，浊度、余氯、pH、COD 这些，确保，水是干净的，不会有污染，不管是自来水，还是回用水，都要监测，防止，水出问题，影响用户的健康。

实操的详细要点

4. 关键节点要装监测仪：你要在管网的关键位置，装在线的监测仪，比如，水厂的出厂水，管网的末端，回用水的出口，这些地方，实时测水质，这样，你就能实时看到，水的指标，有没有问题，比如，余氯，是不是够，浊度，是不是高了，这些，都能实时看到。

1. 定期取样送检：在线的监测仪，会有漂移，会不准，所以，你要定期，取样，送到实验室，送检，校准在线的监测仪，保证，在线的数，是准的，不然，你以为，水质是好的，其实，早就超标了。

3.2 数据的质量控制：数据好不好，决定模型准不准

监测数据，是模型的基础，数据好不好，直接决定了，你的模型，准不准，很多新手，模型建完了，模拟出来的结果，和实际的差很多，就是因为，数据不好，垃圾进，垃圾出，你用错的数据，跑出来的模型，肯定不准，所以，你要做数据的质量控制，把数据，弄干净，才能用。

一线的详细操作

2. 误差识别：把错的数据找出来
很多仪表，坏了，会传过来错的数据，比如，压力的仪表，坏了，传过来的数，是 0，或者，是 10MPa，明显不对，你要把这些错的数据，找出来，去掉，不然，你用这些错的数据，模型肯定不准。

3. 剔除野值：把不正常的数去掉
还有一些，不正常的数，比如，流量，突然变成 1000m³/h，比平时大了 10 倍，明显，是仪表的波动，不是真的，这些，叫野值，你要把它们，剔除掉，不然，会影响你的数据。

1. 一致性检查：看看数据，是不是符合逻辑
你要检查，数据，是不是符合逻辑，比如，进水的流量，是不是等于，各个单元的出水的和，有没有矛盾，比如，进水是 100，各个单元的出水，加起来，只有 80，那，就有问题，说明，有漏的，或者，有表不准，你要查。

2. 补缺失值：把缺的数据补上
很多时候，网络断了，仪表坏了，数据，没传过来，缺失了，你要把这些缺失的数据，补上，比如，用前后的数，插值补上，或者，用历史的规律，补上，不然，数据不全，你没法用。

3.3 设备巡检：日常的维护保障

模型搭完了，系统运行起来了，日常的巡检，也很重要，不然，设备坏了，数据错了，小问题，拖成大问题，很多新手，以为，系统搭完了，就完事了，不用管了，结果，过了半年，仪表坏了，数据全错了，模型也不准了，都不知道。

一线的日常维护

3. 日常的在线巡检：每天，你要看一下，监测的数据，有没有异常，比如，压力，突然降了，流量，突然升了，这些，都是异常，可能，是爆管了，可能，是仪表坏了，你要马上查，不能等。

4. 定期的现场巡检：每周，你要去现场，看一下，泵，有没有异响，阀门，有没有漏，仪表，准不准，定期，校准仪表，防止，仪表漂移，数据不准，很多时候，你以为，数据不对，其实，是仪表坏了。

1. 定期的保养：定期，给阀门上油，防止，阀门锈住，打不开，定期，清理过滤器，防止，过滤器堵了，影响流量，很多老管道，过滤器，半年不清理，就堵了，流量，降了一半，你都不知道。

3.4 模型校准与验证：让模型和真实系统对齐

搭完模型之后，很多新手，直接就用了，结果，模拟出来的结果，和实际的，差了一倍，根本不准，这就是，没做校准，模型的参数，都是初值，都是经验值，和你的真实系统，不一样，所以，你要校准，让模型，和你的真实系统，对齐，这样，模拟出来的结果，才准。

图 3-4 水力模型校准验证全流程示意图，从数据收集到验证的完整闭环

为什么要校准？

你搭模型的时候，管道的糙率，泵的效率，这些参数，都是按经验来的，比如，铸铁管的糙率，初值，是 0.012，但是，你的管道，用了 20 年，结垢了，糙率，可能变成 0.015 了，所以，你要调，让模型的结果，和你实际监测的，对上，这样，模型，才是你的系统的，不是别人的。

一线的详细步骤

2. 数据准备：把校准用的数据，准备好
首先，你要拿出，你之前收集的监测数据，比如，某一天的，流量、压力的数据，这组数据，要覆盖不同的工况，比如，高峰，低谷，白天，晚上，这样，你才能，校准不同的工况，不能，只用低谷的，不然，高峰的，就不准了。
这组数据，必须是干净的，你要做过质量控制，不能有野值，不能有缺失，不然，你用错的数据，校准出来的模型，也不准。

3. 参数调整：让模拟和实测，对上
然后，你要调整模型的参数，最核心的，就是管道的糙率，这是最主要的校准参数，然后，是泵的效率，阀门的阻力系数，这些，你要调这些参数，让模型，模拟出来的压力、流量，和你实际监测的，对上。
注意，参数，不能乱调，要在合理的范围里，比如，铸铁管的糙率，不能低于 0.01，也不能高于 0.02，不然，就不符合实际了，很多新手，为了拟合数据，把糙率，调到 0.005，这根本不可能，是错的，参数，必须在合理的范围里。
现在，很多软件，都有自动校准的功能，你不用手动调，软件，会自动帮你调，用最小二乘法，把参数，调到最优，但是，你也要检查，参数，是不是在合理的范围里，不能，软件调完了，你就直接用，不管参数对不对。

• 误差校验：看看误差，是不是达标
校准完了，你要看，误差，是不是达标，正常来说，压力的误差，要低于 5%，流量的误差，要低于 10%，如果，超过了，说明，你的参数，调的不对，或者，你的数据，有问题，你要回头，重新调，直到，误差，达标。

• 独立验证：用新的数据，测试模型
校准完了，你不能，用校准的数据，来验证，因为，你已经用这组数据，调过参数了，拟合的肯定好，你要，用另一组，独立的，没用来校准的数据，比如，另一天的，来测试，看看，模型，模拟出来的结果，和实测的，是不是对上，误差，是不是达标，这样，你才能知道，模型，是不是真的准，是不是，能预测，未知的工况。
很多新手，把校准的数据，拿来做验证，觉得，模型拟合的很好，就是准的，其实，那是过拟合，你用新的数据，就不准了，所以，一定要用独立的数据，做验证，这是，最核心的，不能忘。

一线的注意事项

• 校准的参数，不能乱调：很多新手，为了拟合数据，把参数，调的离谱，比如，把铸铁管的糙率，调到 0.005，这根本不可能，参数，必须在合理的范围里，不然，你的模型，就是假的，没用。

• 一定要做独立验证：不能，用校准的数据，做验证，一定要，用新的，独立的数据，不然，你根本不知道，模型，是不是真的准，是不是，能预测，未知的工况。

• 校准完了，要定期更新：很多新手，校准完了，就一劳永逸了，结果，过了两年，管网变了，用水量变了，模型，又不准了，所以，你要，每年，都重新校准一次，让模型，和你的系统，一直对齐。