【案例】武漢市江南區域應急供水系統工程（梁子湖應急水廠）PPP項目

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項目名稱：武漢市江南區域應急供水系統工程（梁子湖應急水廠）PPP項目

推薦單位：武漢三峽江南水務有限公司/中建三局綠色產業投資有限公司/中鐵市政環境建設有限公司

參與環節：投資、建設、運營

項目所在地：湖北省武漢市東湖新技術開發區、江夏區

項目概況

武漢市江南區域應急供水系統工程（梁子湖應急水廠）PPP項目作為湖北省最大的應急供水工程，建成后服務范圍覆蓋武昌區、洪山區、青山區、江夏區、東湖高新區。項目總投資額32.21億元，項目合作期23年（其中建設期3年，運營期20年）。項目建設內容主要包括（1）梁子湖應急水廠－規模50萬m3/d，常規處理+深度處理+排泥水處理等；（2）輸配水系統：配套管網48.7km，新建加壓泵站2座。本項目旨在實現武漢市江南區域供水一張網的格局，提高供水效率和供水安全保障能力，日常供水規模 20萬m3/d，應急供水工況負責武漢江南區域的應急供水，供水規模50萬m3/d。

示范意義

武漢市江南區域應急供水系統工程（梁子湖應急水廠）PPP項目是湖北省最大的應急供水工程，是武漢“雙水源”城市建設的排頭工程。項目采用平戰結合的運行模式，以梁子湖為應急水源，新建梁子湖應急水廠及輸配水系統，在大武昌地區將建成“一江一湖”格局，形成江、湖雙水源保障，提高了應對單一水源污染等突發重大公共衛生事件的能力和水平，在保障大武昌供水安全的同時，實現了整體提質、優質供水的目標，為未來城市快速發展提供供水量支撐。同時，本項目運行模式為國內采用單一水源供水的城市提供了借鑒，在國內具有重要的示范和推廣意義。

項目亮點介紹

（1）實施效果

①預處理技術：梁子湖水體總體水質良好，但由于湖泊水體的固有特點，原水水質為季節性含藻水，夏秋季藻類明顯增加，有嗅味，對水廠運行帶來困難。針對梁子湖原水水質及武漢市城市供水水質目標，采取高錳酸鹽預氧化處理技術，高錳酸鹽復合藥劑在氧化過程中產生的中間態和新生態成分可強化去除水中藻類等有機污染物。

②平戰結合的城市應急供水模式：凈水廠正常供水規模20萬m3/d，應急時供水規模50萬m3/d，水廠的運行原則為日常活水運行、應急及時響應，供水規模可靈活切換，保障了大武昌片區的供水安全。

③超濾和納濾的雙膜聯用工藝：超濾和納濾的“雙膜”聯用工藝，不僅可防止臭氧活性炭生物泄露，對細菌、病毒有較好的去除效果，并且納濾可以去除梁子湖原水中存在的抗生素、藻毒素等微量物質，大大提高了供水品質。

④大武昌環形管網供水：武漢作為長江中游城市群的核心城市，具有舉足輕重的地位，其取水水源基本以長江和漢江為主，一旦長江、漢江上游發生水污染事件，兩江三岸近千萬人供水難以保障。本項目引入梁子湖應急水源，建設應急水廠，將梁子湖應急水廠供水管網與江南區域主管網連通，打通了應急輸水生命線，提高應對單一水源污染等突發重大公共衛生事件的能力和水平，保障大武昌供水安全。

⑤BIM 技術應用：本工程各類管線眾多，利用 BIM軟件的碰撞自動檢查功能，能夠進一步完善設計，在設計階段就能及時發現碰撞和沖突問題，避免管道及設備到了現場而無法安裝返工的問題。

⑥海綿城市設計理念運用：供水廠以資源利用、徑流控制、水質提升作為海綿城市設計的總體目標，制定“滯、凈、用”三步走的工程措施。運用植草溝、透水鋪裝的空間和路徑，打造雨水花園，并利用植物截留雨水，降低匯水速度，減小內澇風險，同時通過土壤滲濾凈化雨水，減少污染，且采用調蓄池沉淀將雨水收集后進行水質凈化處理，達到相應水質標準后可作為景觀用水、綠化用水，實現工程范圍雨水就地消納和吸收利用。

⑦供水管網安全監測：管道安全監測系統對管道壓力、噪聲進行實時監測，結合一定的算法及時提示爆管信息，識別水錘事件，及時發現管道接口處微小泄漏，整合流量計數據和水質數據，全天候監控長輸管道運行，為管網規劃設計、管道安全運行、故障分析、安全評估、優化調度、管道控漏、預案制定等方面提供多方面的技術支持，為生產運營提供安全保證的數據支撐，實現供水管網的預防性維護，延長管網壽命，確保運行安全。

⑧智慧水廠運管系統：本項目通過水廠管控一體化平臺的建設，從源頭保障城鄉居民的安全供水，加強水務企業運營管理能力。通過實時的運行數據監測、自控系統和信息化系統的融合、精準報警和應急處理、支持能耗分析與管理，輔助成本控制和可視化展示，構建高可靠、自動化、智能化的水廠控制系統。平臺需集成水廠自控、安防、資產管理、算法模型等多種應用數據，提供電腦登錄和手機APP登錄等多種操作體驗，實現“少人/無人值守”。

（2）社會效益

本項目以梁子湖為水源建設應急水廠，保障江南區域供水安全，通過管網聯通構建武昌統一供水網，提升供水效率及日常供給能力，同時減少東湖高新區遠距離輸水能耗，優化區域供水布局。

（3）生態效益

本項目采用的“平戰結合”“雙水源”的城市應急供水新模式，有效解決了城市現有水源布局難以滿足應急備用需求的難題，提高了應對單一水源污染等突發重大公共衛生事件的能力和水平，減少了因水資源短缺對生態環境造成的影響；優化了城市供水布局，節約了輸水耗能，實現了水資源空間均衡，加強了水生態系統保護；同時提升了供水水質，為城市發展提供日常的供水量支撐，促進了城市生態經濟的可持續性發展。

項目技術工藝/裝備簡介

（1）技術工藝/裝備名稱

①水廠凈水工藝：預氧化+沉淀氣浮池+臭氧活性炭濾池+超濾+納濾+消毒的組合工藝。

②水廠平戰結合運行工藝。

③頂管法施工高效建造關鍵技術，包括頂管管道自動對接設備，自動焊接設備，頂管同步頂推設備及工藝、廢棄泥漿高效處理技術。

④長距離供水管線運維關鍵技術，包括智慧水廠運管系統、管線安全監測系統。

（2）工藝/裝備原理

①水廠凈水工藝

本工程的主要處理目標物為應對湖泊水低濁度特點、去除或殺滅水體中的微生物、去除水體中的季節性藻類、去除嗅味、控制有機物、控制消毒副產物和藻毒素等微量物質，改善飲用水口感，同時作為整個江南區域的應急水廠，需應對水體突發污染，控制有機物污染和臭味，控制供水風險。為此，水廠凈水工藝采用預氧化+沉淀氣浮池+臭氧活性炭濾池+超濾+納濾+消毒的工藝方案，提供了高品質供水服務，同時具備應對突發污染的能力。

②水廠平戰結合運行工藝

水廠日常活水運行，應急及時響應，梁子湖應急水廠以應急時供水量為50萬m3/d的規模進行設計，日常以20萬m3/d的規模進行供水。通過對水廠各生產水處理構筑物運行參數的調整，以實現運行狀態的快速切換。由于日常運行時水量少流速低，預氧化處理、氣浮沉淀處理以及臭氧-活性炭濾池處理均可調節投加量、增加接觸時間來實現日常運行；超濾膜及納濾膜車間提高膜通量、調整處理比例即可滿足應急供水要求；泵房、加藥等附屬車間可適當增加設備數量，輔以變頻調節手段，設備配置以便于不同流量工況下的靈活切換運行。

③頂管法施工高效建造關鍵技術

a.管道自動對接設備是針對常規頂管管道對接時一般采用吊機和人工多次調整，施工危險性大，效率低下的問題，研發智能對接設備，實現管節的快速精準對接。

b.自動焊接設備是針對鋼管人工焊接時間長、焊接質量難保障，研究自動焊接技術及設備，實現管節對接焊縫的全位置自動焊接，提高焊接效率和焊接質量。

c.頂管同步頂推設備及工藝是針對頂管單個循環中接續工序時間較長，嚴重限制施工效率的問題，研制一套頂管同步頂推裝備，利用頂鐵接續、管線焊接的時間同步進行頂管機頂進，提高頂進效率，在設備的基礎上形成頂管同步頂推施工工藝。

d.廢棄泥漿高效處理技術是針對頂管施工過程中產生大量細顆粒含量高、含水率高的廢棄泥漿，缺乏足夠的土地堆置廢棄泥漿，將廢棄泥漿運移又面臨運距遠、造價高昂的難題，研究絮凝劑在絮凝調理頂管廢棄泥漿時的作用機理，并優選出合適的絮凝劑和絮凝方法，為實現頂管廢棄泥漿減量化提供依據，探究泥漿經過摻合水泥等作為基坑的流動化回填材料的性能指標，減少資源浪費并提高項目綠色化施工技術水平。

④長距離供水管線運維關鍵技術

a.智慧水廠運管系統是通過整合靜態數據、動態數據和生產管理數據，借助模型分析，仿真模擬等方法，將水廠過去、現在和未來的狀態進行直觀的呈現和預測，建立起數據驅動的智能化運營模式，為運營管理提供決策支持，實現高度保障、管理高效、成本優化和產能挖潛。

b.管線安全監測系統是通過建立水錘風險等級評估模型、爆管定位模型、管網數據異常識別模型，實現水錘、爆管以及管網異常的故障分析功能，并完成水錘風險、爆管定位以及管網故障的智能預測功能。

（3）工藝/裝備特點

①水廠凈水工藝

處理效果好，效率高，管理方便，應急處理能力強、效果佳，一方面充分應對梁子湖的水質特點，另一方面作為應急水廠充分保障供水安全，提高供水品質。同時兼備了高錳酸鹽預氧化、粉末活性炭和膜處理，前二者是經常使用的應對突發污染的有效手段，綜合超濾和納濾膜處理可以做到高效應對懸浮物與微生物的污染突發、藻類突發污染、化學品、微量有機污染物及嗅味突發污染、重金屬突發污染等問題。

②水廠平戰結合運行工藝

水廠日常運行狀態與應急運行狀態可迅速切換。兩種狀態下，各水處理構筑物運行參數不同，均能正常運行，水廠出水水質均能保證日常用水需求。

③頂管法施工高效建造關鍵技術

a.管道自動對接設備：研發6自由度底座支撐系統，對管節軸線、高程及錯邊量進行自動調節，縮短對接工序時間30%以上。

b.自動焊接設備：研制軌道式全位置智能焊接小車、優質彈簧鋼定制軌道，滿足各種工況的焊接需求，實現管節對接焊縫全位置自動焊接，焊接時無需人為操作，大幅提高焊接效率。

c.頂管同步頂推設備及工藝：首創頂管施工同步頂推技術，實現了管道頂進的同時同步進行鋼管焊接、鋼管對接和頂鐵接續，充分利用接續時間，有效提高了頂進效率。

d.廢棄泥漿高效處理技術：系統性采用復合式絮凝方法對頂管廢棄泥漿快速泥水分離性能進行試驗研究，并優選出合適的絮凝劑配比和絮凝方法，實現頂管廢棄泥漿減量化，總結形成頂管廢棄泥漿快速泥水分離的處理方案，并為泥漿資源化處理提供方向。

④長距離供水管線運維關鍵技術

a.智慧水廠運管系統實現了生產環節及人員作業過程全面的信息感知，生產運行、遠程監控、事務處理、決策等業務過程向數字化、信息化、智慧化模式邁進，進一步提高了水廠精細化管理水平、生產人員工作效率；實現了數據可視化、數據統計分析，為不同層面的生產運行管理者提供即時、豐富的生產運行信息，為輔助分析決策奠定良好的基礎，為水廠規范管理、節能降耗、減員增效和精細化管理提供強大的技術支持。

b.管線安全監測系統有效降低了管線爆管率，延長管道、設備等使用周期，達到減少生產和管理成本。同時，通過減少爆管率，節約水資源、降低能耗和公共環境危害，提高供水管理水平和服務質量。

（4）應用工業領域

新建及改擴建自來水廠、新建地下管線。

（5）工藝/裝備流程圖

（6）項目部分案列照片

編輯：黃延麗