从稳压防漏到余压资源化，供水管网“变压为宝”技术路径探索

如果将城市视为"生命体"，其供水管网正是维系运行的"生命线"——泵站如"心脏"，管道如"血管"，吸排气系统则承担"呼吸"功能。管网压力过高如同"高血压"，爆管事故则堪比"脑溢血"般的致命风险。因此，管好管网压力，就是守护供水系统的"血压"与"呼吸"。

在2025管网优化沙龙上，株洲南方阀门股份有限公司总工程师徐秋红以"供水管网稳态和瞬态压力管理及余压回收利用"为题，重点分享四大核心技术的产品创新应用，以"安全+能效"为核心，为供水管网优化提供一体化落地解决方案。

株洲南方阀门股份有限公司总工程师徐秋红

01. 水锤监测系统与自适应防护阀门，实现爆管"事前预防"

水锤在管道中传播速度极快，特别是在基础管道中可达1000米/秒，属于毫秒级事件。为捕捉这些突发事故，需要为管网安装"黑匣子"——水锤监测系统。该系统通过高频监测和AI分析，实现连续性数据采集，能够精准识别和预警水锤风险。

GB/T 45413-2025《供水管网水锤监测系统通用技术要求》为该系统建设提供了标准依据。系统依托泵站和阀门井，设备与监测相结合，不破坏主管道，实现了从"事后处置"到"事前预防"的转变。

风险分级与溯源分析

系统可实时呈现监测站点数、设备数、实时告警数、最大压力、最大流量等关键指标，还能统计泵阀动作、爆管、漏损、空气阀故障等情况，让管网运行状态一目了然。2019-2025年期间，南方阀门已在全国建立701个水锤监测点位，累计产生200多条高风险提示，托管水锤监测数据量超过10万条，完成30多项操作建议优化。

自适应水锤防护阀门技术

传统止回阀、空气阀如同管道流体的刹车装置，但传统机电液阀门存在固定启闭规律的局限性。多功能水泵控制阀、防水锤空气阀技术突破在于无液控、无电控，自适应水锤防护，能应对台风雷电、电缆和变压器电气故障、电网停电等突发工况，不再需要人工干预，最大程度保证供水管网压力稳定。

长沙猴子石水厂取水泵站改造

长沙猴子石水厂作为长沙城区最大水厂，日供水能力达80万m³，供水范围覆盖长沙城南，其取水泵站配备四台水泵（2台2000kW、2台1000kW），额定扬程50m，输水管线为2根DN1600管道，管长780m。在为该泵站开展安全风险评估时发现，即使在正常启停泵（先关阀再停泵）的操作规范下，仍存在压力超出正常工作压力1.5倍的情况。经监测分析，症结在于液控蝶阀开关规律偏移（液压装置漏油导致）以及空气阀故障，不吸气不排气的隐性问题难以通过肉眼发现。

针对这些问题，对项目实施防水锤空气阀更换，并优化了水锤防护方案。最终优化效果显著，水锤峰值压力降低27.6%，有效帮助长沙供水公司应对了突发供水风险，保障了泵站安全稳定运行。

02. 自发电数字式减压阀精准控压降低漏损

管网压力管理具有很高的投入产出比，投入10%的漏损控制成本，能贡献45%的漏损控制效果，既有利于降低管网的爆管频次，同时降低新漏点的产生概率。

传统"一刀切"的恒压供水模式存在三大问题：低谷时压力过剩导致爆管风险、高峰时压力不足引发用户投诉、能耗浪费严重增加成本。

数字式按需调压通过三种维度实现精准调控：一是按时间实时调节，匹配用水高峰低谷规律；二是按流量智能控制，根据管网流量变化动态调整；三是按最不利点压力优化，确保管网末端用户的用水体验。通过压力曲线对比可见，调控后管网压力波动更平缓，有效避免了压力过剩与不足的双重问题。

调控压力对比

自发电数字式减压阀

针对设备供电难、井下环境恶劣等痛点，自发电数字式减压阀将微水力发电与线性调压相结合，实现自发电、智能控制、高效节能，其关键特性包括：

1. 微水力发电功能：配备3.5W功率的微水力发电机，压差10m即可实现发电，满足传感器、控制器、电机等设备的供电需求，无需依赖市电或太阳能；

2. 线性调压能力：采用独特流体动力学设计的鼠笼式套筒，可减静压、防窜压，流量特性线性度优异；

3. 恶劣环境适应性：IP68潜水设计，全密封防水，可在两三米水深中长期浸泡（适应南方梅雨季节井下泡水两三个月的极端工况）。

该设备的安装结构简洁合理，由检修阀、过滤器、减压阀、伸缩节组成，便于施工与维护。可与流量计配套使用，实现DMA（分区计量）与PMA（压力管理区）的融合应用，构成完整的压力管理系统。

渌口新晨驾校片区压力管理

项目概况：渌口老城区京广线以西的新晨驾校片区服务2184户，近期平均日用水量1104m³/d。主要问题：夜间最小流量28.8m³/h，漏失严重。

应用效果：2024年10月29日完成安装调试，采用自发电供电，进行分时压力调控与最不利点压力控制相结合，安装点阀后压力降低34%~43%。

天鹅花园小区漏损治理

项目概况：小区62栋住宅楼，4000余户，采用市政管网直供，运行压力0.405~0.52MPa，日用水量约1500m³。主要问题：管网压力偏高，最不利点压力0.40MPa，夜间最小流量约30m³/h。

建设内容：新增减压阀，增加流量计、最不利点远传压力计及减压阀前后压力监测。

应用效果：通过三次压力下调，夜间最小流量保持在17m³/h，产销差由36.06%下降至13.5%，9个月收回投资成本。

03. 管道余压发电技术：变"水压浪费"为"绿色能源"

供水管网中普遍存在余压过高的问题，传统处理方式不仅造成水能浪费，还会加剧减压阀的气蚀和振动，影响系统稳定性并缩短管道使用寿命。同时，阀门、闸门等设备的电力供应面临诸多难题——地下/远端管网难以接入市电，输电线路铺设成本高昂。余压发电的解决方案实现从"水压浪费"到"变废为宝"的转变。

余压发电技术可贯穿从水源地到用户末端的全链条，可针对不同工况需求分为三大系列发电装置：

1. 向心涡轮式发电装置：适应水头10~300米，适用管径200~2000mm，流量0.2-4m³/s，输出功率3kW~5000kW。采用高背压叶轮技术，效率高、高效区宽，结合物联网技术实现智能调流调压，兼顾发电与供水安全；

2. 轴流式发电装置：适应水头8~200米，适用管径200~2000mm，输出功率5~1000kW。采用水润滑轴承，寿命长、承载能力强，环保无污染；

3. 立式涡轮发电装置：适应水头3~30米，输出功率3kW~5000kW。流线型涡轮设计，流通能力强、振动小、噪音低，转子水力平衡设计延长轴承寿命，外置轴承便于检修维护。

浙江常山芙蓉水库（水源地）

采用DN800向心涡轮式发电装置，可用水头45m，设计流量2916.7m³/h，装机容量350kW，预计年均发电量270.5万kWh，相当于节省879吨标煤，减少碳排放2696.7吨。

04. 智能调控与运维技术：提升供水韧性

当前供水管网运维面临诸多痛点：人工调控依赖经验，精准性差且滞后；定期巡检劳动强度大，井下作业风险高；故障判断滞后不准，应急处置响应慢；事后分析缺乏数据支撑，导致反复修复、效率低下。

智能调控决策模型

智能调控决策模型下沉至末端调控，直接对接泵阀执行层，实现日常调度与应急调度的全流程自动化控制。其核心逻辑为：

1. 输入调度需求：结合用水计划、分时电价、设备运行状态及其他边界条件；

2. 生成调度策略：依托水力模型将调控需求转换为调控目标，通过算法计算管网各泵站运行配置方案及调节阀门开度数据；

3. 安全复核与执行：使用水力模型进行安全校核，更新策略库后下达调度指令，同时将指令存储为历史数据；

4. 实时反馈优化：通过反馈闭环控制，根据运行结果持续优化调度策略。

湖南长沙引水工程（重力流系统）

工程规模：长约98公里，DN2000双管输水，65万吨/天，四个分水口。

应用效果：水锤峰值压力小于工作压力1.2倍，水锤模型精度96.1%，调度时间缩短至5分钟，年经济效益约380万元

手动阀门电动化改造技术

针对长期运行管道的异常处置需求，南方阀门开发了完整的改造方案。智能无刷直流电动执行机构：柔性逼近启动、变频调速、扭矩保护等功能；管道微水力发电装置：适应0.5m~3m水头，发电功率15~50W；阀井水淹工况：整体IP68可潜水设计。

河南焦作水务供水管网

改造方案为在原减速箱上增加支架和输出轴，采用48VDC直流执行机构，功率0.37kW。通过改造阀门结构降低启闭力矩，实现低成本、高可靠性的自动化提升。

智能化运维平台建设

南方阀门开发了"华水千章"智能体平台，通过工作流、工具调用技术与传统水力计算结合，实现四个智能体功能：水务AI助手、水锤大课堂、技术方案撰写、智能运维。

管好压力就是管好供水系统的"血压"和"呼吸"，利用余压就是把城市血管的"高血压"变成"新能源"，智能调控与运维就是将"事后处置"转为"事前预防"，既能够提高资产寿命，又可以减少维修费用，南方阀门将持续深耕供水管网技术创新，不断完善产品与解决方案，为供水行业可持续发展提供有力支撑。

编辑：赵凡