借助總體規(guī)劃，預(yù)期污水管網(wǎng)覆蓋率可提升至90%，且成本降低58%

拯救阿拉魯阿馬環(huán)礁湖

Prolagos是AEGEA旗下的子公司，負(fù)責(zé)為巴西里約熱內(nèi)盧州的五個(gè)城市提供給水和污水處理服務(wù)。其特許經(jīng)營(yíng)范圍涉及著名的拉各斯湖區(qū)，那里的人口有近40萬(wàn)至200多萬(wàn)的季節(jié)性波動(dòng)。AEGEA制定了價(jià)值5.7億巴西雷亞爾(BRL)的《2041 排水總規(guī)劃》，目標(biāo)是到2023年將污水管網(wǎng)覆蓋率擴(kuò)大到90%，并停止對(duì)該地區(qū)主要景點(diǎn)阿拉魯阿馬環(huán)礁湖的污染。利用SewerGEMS對(duì)整合的污水和排水系統(tǒng)進(jìn)行建模，AEGEA得以優(yōu)化資本支出(CAPEX)和運(yùn)營(yíng)支出(OPEX)。自1998年以來(lái)，這家特許經(jīng)營(yíng)商已投資超過(guò)5.5億雷亞爾，能夠獲得清潔水資源的人口增加了兩倍，為多達(dá)76%的人口提供了污水收集和處理服務(wù)。

五市聯(lián)合處理污水

AEGEA 占有巴西23.6%的私營(yíng)衛(wèi)生設(shè)施市場(chǎng)份額，其服務(wù)范圍增長(zhǎng)迅速，在短短的7年間從7個(gè)市一躍成為當(dāng)今的48個(gè)市500萬(wàn)人口。該公司的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)得益于與私人投資者（如Equipav、S.A.、GIC Private Limited 和世界銀行集團(tuán)國(guó)際金融公司(IFC)等）建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。這些合作伙伴投資于城市基礎(chǔ)設(shè)施，從而提高了居民的生活水平。

阿拉魯阿馬環(huán)礁湖曾是非常重要的水上運(yùn)動(dòng)勝地，但由于缺乏污水處理設(shè)施和非法排污，導(dǎo)致水域污染，水生動(dòng)植物滅絕。數(shù)十萬(wàn)居民和一百多萬(wàn)名參加狂歡節(jié)的人們因水污染而患病。捕漁業(yè)、旅游業(yè)和娛樂業(yè)的就業(yè)率急劇下降，影響了區(qū)域經(jīng)濟(jì)。

為了恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)平衡和經(jīng)濟(jì)，Prolagos需要阻止污染物流入環(huán)礁湖，扭轉(zhuǎn)其富營(yíng)養(yǎng)化態(tài)勢(shì)。如果阿拉魯阿馬環(huán)礁湖恢復(fù)到原始狀態(tài)，游客將會(huì)回歸該地區(qū)，從而刺激經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，AEGEA于1998年即已確定將Prolagos作為湖區(qū)的特許經(jīng)營(yíng)商，并簽訂了一項(xiàng)為期25年的供水和衛(wèi)生設(shè)施特許協(xié)議，委托其子公司恢復(fù)世界上最大的高鹽環(huán)礁湖生態(tài)系統(tǒng)。

在2011年，AEGEA又將與Prolagos簽訂的這份公私合作合同延續(xù)至2041年。為了找到一個(gè)可持續(xù)的解決方案，AEGEA與Prolagos合作評(píng)估替代方案，并制定了AEGEA Prolagos《2041排水總規(guī)劃》。

事實(shí)證明，這一特許經(jīng)營(yíng)區(qū)域的改善規(guī)劃是復(fù)雜的。在五市的共同管理下，Prolagos運(yùn)行了一套將不同污水和排水區(qū)域的污水系統(tǒng)整合在一起的污水處理系統(tǒng)。其流量模式會(huì)因降水量和人口變化而變化。總規(guī)劃團(tuán)隊(duì)需要水力建模、設(shè)計(jì)和分析軟件，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)前和未來(lái)污水管網(wǎng)的可視化。

智能優(yōu)化污水系統(tǒng)優(yōu)先投資順序

借助 Bentley 的排水系統(tǒng)建模軟件SewerGEMS，AEGEA構(gòu)建了一個(gè)整合現(xiàn)有GIS、CAD和SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)的水力模型。這就形成了一個(gè)可展示整個(gè)特許經(jīng)營(yíng)區(qū)域概況的污水管理網(wǎng)絡(luò)，并提供多個(gè)數(shù)據(jù)流，為實(shí)時(shí)、真實(shí)的決策提供了有力支持。通過(guò)對(duì)各種“假設(shè)分析”方案進(jìn)行建模，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)大體了解了在2041年合同結(jié)束前該如何確定特許協(xié)議中已規(guī)劃投資的優(yōu)先順序。

借助設(shè)計(jì)和分析軟件，Prolagos將影響特許經(jīng)營(yíng)區(qū)域的重要因素納入考量，從而使規(guī)劃過(guò)程更民主。其愿景是以每個(gè)公民都能負(fù)擔(dān)得起的成本為所有社區(qū)提供衛(wèi)生設(shè)施。該規(guī)劃必須同時(shí)考慮隨著時(shí)間推移帶來(lái)的居民和旅游人口的增長(zhǎng)。最重要的是，該規(guī)劃必須對(duì)環(huán)礁湖進(jìn)行凈化，并對(duì)水體進(jìn)行持續(xù)的保護(hù)。

借助Bentley給水和污水管道建模軟件，AEGEA可以觀察每次提出的設(shè)計(jì)方案所帶來(lái)的收益和損失。運(yùn)行方案后，團(tuán)隊(duì)即可預(yù)見其決策的效果。該團(tuán)隊(duì)研究了各種情況，如設(shè)計(jì)方案在多雨天氣向環(huán)礁湖的排放；管網(wǎng)對(duì)分離雨水和污水的作用；以及將更多家庭接入管網(wǎng)的最佳時(shí)間。對(duì)這些情形的分析有助于篩選設(shè)計(jì)備選方案。

該團(tuán)隊(duì)還將Bentley建模應(yīng)用程序與Prolagos運(yùn)營(yíng)控制中心(CCO)集成至一起，后者監(jiān)控著特許經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi)整個(gè)供水和污水收集處理系統(tǒng)。該團(tuán)隊(duì)模擬了備選投資方案對(duì)運(yùn)營(yíng)效率的影響，如每日污水處理水平和能耗。為避免發(fā)生沖突和污染，還整合了Prolagos當(dāng)前和未來(lái)供水系統(tǒng)的水力模型。AEGEA聘請(qǐng)了Prolagos運(yùn)營(yíng)人員驗(yàn)證模型結(jié)果。

選擇備選方案

AEGEA運(yùn)行了80多個(gè)“假設(shè)分析”方案，并在其模型中分析了2,500多公里的污水和排水管網(wǎng)，據(jù)此制定了9個(gè)最終方案，其中包括900公里的污水和排水整合管網(wǎng)，63個(gè)升壓泵站和7個(gè)污水處理廠。每個(gè)方案都配有隨時(shí)間推移的不同擴(kuò)建計(jì)劃，每隔5年、10年和15年進(jìn)行一次干預(yù)。

總規(guī)劃當(dāng)中也有兩個(gè)備選方案。第一個(gè)備選方案采用傳統(tǒng)的污水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，并提供獨(dú)立的污水系統(tǒng)。這一方案旨在改善巴西古老城市的陳舊污水系統(tǒng)，成本將為平均成本的三倍。此方案的費(fèi)用高昂、不切實(shí)際，且衛(wèi)生設(shè)施的改善要到2020年才能顯現(xiàn)出來(lái)。

第二個(gè)備選方案是利用現(xiàn)有排水系統(tǒng)建立一個(gè)綜合的污水處理系統(tǒng)。擴(kuò)建獨(dú)立污水收集系統(tǒng)所需的投資成本合理，而收集和處理服務(wù)早在2001年即可開始。這條全長(zhǎng)650公里的污水和排水管網(wǎng)的規(guī)劃包括在環(huán)礁湖周圍修建一個(gè)調(diào)節(jié)池，以減少非法排放。Prolagos估計(jì)，到2001年，這一方案將提高污水管網(wǎng)覆蓋率至到30%，到2006年提高到40%，到2011年提高到70%，到2018年提高到80%，到2023年提高到90%。這項(xiàng)具有成本效益的規(guī)劃成為了備選方案的首選。

獲取支持

利用SewerGEMS制定總規(guī)劃，通過(guò)證明該規(guī)劃的投資回報(bào)率，加快了審批過(guò)程。AEGEA分經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境三個(gè)層面制定了盈虧底線，用于衡量提出的干預(yù)措施的價(jià)值。這項(xiàng)總規(guī)劃解決了包括客戶、民間團(tuán)體、政府機(jī)構(gòu)、非政府組織和其他外部團(tuán)體以及內(nèi)部利益相關(guān)方（如AEGEA董事會(huì)成員）等的顧慮。

SewerGEMS中管網(wǎng)設(shè)計(jì)的可視化功能可讓利益相關(guān)方看到相關(guān)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。AEGEA推薦的總規(guī)劃對(duì)容量、性能、運(yùn)行效率、能耗和其他參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。每個(gè)間隔期的開支節(jié)省項(xiàng)均包含成熟的實(shí)施策略，如將升壓泵站限制在每15公里一個(gè)，提高泵站效率，優(yōu)化管道尺寸，減少污水處理量。AEGEA已證實(shí)，該規(guī)劃能夠?qū)崿F(xiàn)到2023年污水管網(wǎng)覆蓋率達(dá)到90%的目標(biāo)，且成本降低58%。

三重效益

截至 2017 年底，Prolagos已投資超過(guò) 5.5 億雷亞爾，從而讓更多人獲得了清潔的水資源，將污水收集率提高至 77%。非法排放的情況也已不復(fù)存在。阿拉魯阿馬環(huán)礁湖已經(jīng)恢復(fù)，其有機(jī)負(fù)荷去除率為每天 10 噸，生物需氧量從每升 25 毫克減少到 5 毫克。據(jù)漁民反饋，現(xiàn)在有 39 種魚蝦在干凈的水域中茁壯成長(zhǎng)。與不安全用水和衛(wèi)生設(shè)施有關(guān)的水傳播疾病減少了 93%，相關(guān)的住院費(fèi)用減少了 62%。旅游業(yè)重新崛起，使湖區(qū)成為了巴西第五大旅游觀光勝地。

SewerGEMS通過(guò)提供各種方案，使Prolagos在最大限度地提高性能的同時(shí)，將資本支出和運(yùn)營(yíng)支出降至最低，從而實(shí)現(xiàn)了《2041排水總規(guī)劃》的里程碑式成就。2014年對(duì)Prolagos特許經(jīng)營(yíng)區(qū)域進(jìn)行的一項(xiàng)研究中指出，將污水管網(wǎng)覆蓋率擴(kuò)大到90%預(yù)計(jì)將花費(fèi)6億美元，但在《2041排水總規(guī)劃》中，預(yù)計(jì)只需2.5億美元，相當(dāng)于成本減少了58%。在《2041排水總規(guī)劃》中，作為特許經(jīng)營(yíng)最高運(yùn)營(yíng)成本之一的能源成本將降低30%。由于泵站數(shù)量減少和抽水系統(tǒng)效率提高（采用分離系統(tǒng)處理后的污水減少了35%），能源成本得以降低。這意味著每年節(jié)省近70萬(wàn)雷亞爾的成本。

在Prolagos特許經(jīng)營(yíng)取得成功的基礎(chǔ)上，AEGEA正在制定其他城市污水處理基礎(chǔ)設(shè)施的總規(guī)劃，超越傳統(tǒng)的金融干預(yù)措施，為社區(qū)和環(huán)境帶來(lái)效益。巴西政府制定了到2033年全國(guó)污水處理率達(dá)到93%的目標(biāo)。盡管有聯(lián)邦資金支持，但仍存在投資缺口，需要私營(yíng)部門的持續(xù)參與。借助SewerGEMS，特許經(jīng)營(yíng)商可以優(yōu)化其投資，項(xiàng)目可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境三個(gè)方面的效益，幫助提高居民生活水平，并降低服務(wù)區(qū)域衛(wèi)生條件差帶來(lái)的健康風(fēng)險(xiǎn)