供水系统的发展这个过程, 可以按照核心阶段来划分, 一共是四个, 第一个是古代用的竹木引水, 第二个是近代用的铸铁管网, 第三个是现代的标准化管廊, 最后是当前的智慧管网。
每一个阶段的这种跳跃和进步, 都是因为有材料技术、水处理工艺还有管控方式这三个方面实现的突破, 它们共同推动了发展的实现。下面将会按照时间线的顺序, 把关键节点和核心特征一个一个进行梳理。
古代至19世纪：材料驱动，规模有限
在远古时代, 人们进行供水作业主要依赖于重力让液体自流, 那时候核心使用的管材种类比较单一, 通常是竹制管道、陶土管道或者是石质砌筑渠道, 例如在中国汉代时期就已经出现了利用竹节结构来进行引水的系统操作, 而在古罗马地区则发展成了一种具有多层拱形结构的输水渠道建筑形态像大家熟知的加尔桥就是这样类型的代表作品。
20世纪中后期：标准化与规模化
在1950年后, 钢管技术、预应力混凝土管技术, 以及沥青防腐技术, 都相继变得成熟起来, 于是, 输水的距离和压力等级都得到了大幅度的提升, 氯消毒工艺和混凝沉淀工艺等等这些水处理工艺, 也就成了标准配置, 在多数发达国家那里, 供水覆盖率到1970年前后就已经突破了95%, 这一个阶段里具有标志意义的成果呢, 就是形成了, 也就是取水环节, 净水环节, 输配环节, 还有入户环节这样的完整工程链条, 与此同时, 管径设计这项工作, 水力计算这个工作, 也都纳入到了规范体系当中去了。
21世纪初至今：智慧管网与多目标协同
现在的供水系统正在经历转变, 这种转变是从过去的管道工程方向, 转变为数字系统的方向。
感知层, 在管网的各个节点部署了压力传感器、流量传感器以及水质传感器, 以此来实现分钟级别的监测工作。
传输与计算层, 由物联网网关和监控数据采集与监视控制系统组成, 用于实时回传相关的数据信息, 并且支持水利模型在线进行更新的操作。
决策层: 他们基于算法, 进行爆管的预警工作。同时, 他们还进行漏损的定位工作。最后, 他们还通过优化泵站调度来进行工作。
根据住建部的数据表明, 一直到2025年的年底时候, 在全国范围内, 已经有着超过两百个地级以上的城市, 它们要么完成了智慧水务建设的任务, 要么已经启动了相关的建设工作, 关于管网漏损率这一项指标, 它从二零一零年期间的的大约百分之十五这样一个数值, 降低到了百分之九以下的水平, 在一些具体的试点城市里面, 这个比例控制在了更是低水平的百分之六以内。
未来五年核心趋势
1. 管材迭代: 球墨铸铁管正在向PE100、玻璃钢管过渡, 设计寿命延长到50年以上。
2. 水质标准提升: 饮用水质指标要朝着比现行的《生活饮用水卫生标准》GB 5749更高的限值去靠拢, 要把微生物的检测, 还有新兴污染物的检测, 都拿过来放进常规监测里去。
3. 再生水与多水源: 目标是在“十五五”期间, 显著提升非常规水源, 比如再生水以及海水淡化的比例占比要让这个数量变得更多, 让供水结构从依靠单一水源的状态变成进行多元度的调度安排。
4. 把泵组的能效以及管廊所消耗的能源, 全部纳入到一个涵盖整个生命周期的碳核算体系里面去, 这样一来, 绿色建造就变成了工程建设之中必须满足的强制性要求。
供水系统的发展, 其本质其实是材料方面、工艺以及数字技术这三条线路一直在不断地叠加起来。在当前这个阶段的中心命题已经不再是怎么问有没有水了, 而是怎么以漏损更低、水质更优、碳足迹更小的方式把水送到该到的地方去。智慧管网的全面普及和多水源的协同调度, 将会决定未来十年内供水基础设施的基本样貌是什么。
