通过一水塑造有弹性的未来

水

简介

在全球水资源紧张和地球水资源压力日益增大的时代，迫切需要可持续的解决方案来确保我们的供水尽可能具有弹性。世界卫生组织估计，最快到 2025 年，世界上一半的人口将生活在缺水地区。随着人口激增和对水的需求加剧，提供可靠、清洁的水供应的挑战变得越来越困难。世界上 50% 的人口依赖地下水作为饮用水源，而重要的地下含水层正在以惊人的速度枯竭。

尽管挑战看似艰巨，但 Tetra Tech 从未如此做好应对这些挑战的准备。我们拥有开发比以往更智能、更高效的解决方案所需的尖端工具、先进的数据分析和科学知识。

Tetra Tech 的基础工作水是我们行业领先的综合水管理实践的基础。我们解决复杂水挑战的传统始于 1966 年，当时 Tetra Tech 的四位创始人（每一位都代表一个独特的科学学科）利用他们的学术热情来解决复杂的项目并为客户提供创新的解决方案。

快进到今天，Tetra Tech 处于应用技术和分析来开发弹性、可持续解决方案的前沿。 2019 年，行业贸易杂志《工程新闻记录》(ENR) 在其 500 强设计公司问题中连续 16 年将 Tetra Tech 评为水领域第一名。我们在数十年的经验中积累的水方面的机构知识使我们能够带头解决我们现在面临的迫在眉睫的水挑战。

“一水”方法的价值

Tetra Tech 积极参与 Leading with Science® 开发全球 One Water 解决方案，解决竞争问题lex 使用全面、综合的方法解决水问题。 “One Water”方法将水循环视为一个综合系统，并接受所有水都具有价值的观点。 One Water 从线性的水管理模式转变为循环策略，强调回收、再循环和再利用而不是排放。废水长期以来被视为处理过程的副产品，现在被认为是一种宝贵的资源，可以回收并用于灌溉、工业运营和其他目的。

Tetra Tech 精心设计了采用这种方法的解决方案，以实现多个目标，包括更可靠的供水、更清洁的水源和更高的长期水安全。

以下示例重点介绍了水务领域的具体挑战以及 Tetra Tech 为确保世界各地社区安全、充足的供水而提供的解决方案。

提高南加州地下水可靠性

Gr加州中央盆地的地下水资源是洛杉矶县满足约 400 万人饮用水需求的使命的重要组成部分。为了维持中央盆地的供水，地下水补给至关重要。当地机构传统上使用雨水、进口水和再生水的组合来补充流域的含水层，但长期干旱、需求增加和环境限制使得进口水成为不可靠的选择。

为了取代进口水组件并增加优质水的供应以补充中央盆地，南加州补水区 (WRD) 选择了 JF Shea 和 Tetra Tech 的设计建造团队来完成阿尔伯特·罗伯斯回收和环境学习中心 (ARC) 和先进水处理设施 (AWTF)。

“通过将该项目上线，WRD 创造了本地可持续的补水供应Tetra Tech 高级副总裁 Steve Tedesco 表示：“WRD 也不再需要从北加州或科罗拉多河购买进口水。过去十年来，进口水的成本大幅上涨，并且随着水资源的日益稀缺，进口水的成本将继续变得更加昂贵。 ARC 项目减轻了这种风险。”

ARC AWTF 使用高端技术解决方案（包括超滤、反渗透和采用高级氧化工艺的紫外线辐射消毒）将圣何塞溪水回收厂 (SJCWRP) 的三级污水处理成接近蒸馏水的水质。经过处理的超净 AWTF 废水随后与 SJCWRP 的三级废水混合，并输送到蒙特贝罗前湾撒布场，渗入土壤并补充地下水资源。

蒙古的水生命周期方法

除了干旱时期和全球人口增长之外，水质恶化质量状况也会限制可用的饮用水供应。经过多年的人口快速增长，蒙古首都乌兰巴托面临着严峻的供水和水质挑战。不断增长的用水需求与不断下降的区域水资源供应交织在一起，迫切需要开发新的供水系统。

乌兰巴托唯一的饮用水来源是图拉河上游的地下水含水层。研究表明，对上游含水层的任何额外抽取都会减少河流流量，并导致流经城市的部分河流干涸。因此，新的供水开发必须针对城市下游的地下水含水层。由于乌兰巴托过时的中央废水处理厂处理不当的排放物污染了图拉河，可能将有害污染物引入下游含水层，因此该战略变得复杂。

Tetra Tech 正在与 Millennium Challenge Corporation 和蒙古政府合作，创建一个更加可持续的长期供水和废水处理系统。

Tetra Tech 正在与 Millennium Challenge Corporation 和蒙古政府合作，创建一个更可持续的长期供水和废水处理系统。供水项目的关键组成部分包括下游水井的新含水层开发、最先进的饮用水净化厂以及处理废水进行再利用的水回收设施。

“通过解决水源水、再生水和废水问题，该计划涉及乌兰巴托的整个水生命周期，”Tetra Tech 副总裁兼项目经理 Edward Gardiner 说道。新的水回收设施将处理废水，以便在该市两座热电联产厂的冷却塔中重新利用，满足其 70% 的用水需求，并保护地下水资源。提案乌兰巴托中央污水处理厂建成后，将大幅改善排入图拉河的出水水质，解决污染源问题，并有助于提高下游新井场的水质。

干旱多发的圣安东尼奥的多元化战略

在干旱地区，多样化的供水对于使社区自力更生并能够应对缺水时期至关重要。在德克萨斯州圣安东尼奥，多元化是圣安东尼奥供水系统 (SAWS) 用来确保该城市未来供水可靠性的关键方法，该城市是美国规模最大、发展最快的城市之一。

Tetra Tech 为国家安全生产监督管理总局提供了 20 年的持续支持，帮助其实现供水来源多元化。 Tetra Tech 是 SAWS 苦咸地下水淡化厂 (H2Oaks) 的设计工程师，该厂使用反渗透技术处理从 Wilcox 含水层深处提取的苦咸地下水，生产饮用水水。通过创新设计，我们的工程师能够提高效率，每天从系统中额外提取 100 万加仑淡水。

SAWS 多元化战略的最新组成部分是中央水整合管道 (CWIP)，这是一个供水项目，将整合从 142 英里外输送来的经过处理的地下水，以帮助补充 SAWS 的供水。 Tetra Tech 是 CWIP 项目的首席设计师，提供设计、投标和施工管理服务。

“该项目包括约 4 英里长的新管道和穿过市区的 2 英里隧道、对三个现有泵站的改进、两个新的储水箱以及位于圣安东尼奥 Agua Vista 场地的一座每天处理 4800 万加仑的水处理厂，该处理厂将处理水以符合 SAWS 分配系统中现有的水质，”Tetra Tech 项目经理 Leslie Turner 说道。

当 CWIP 完成后，圣安东尼奥多元化水战略的最新补充将满足该市每年约 20% 的用水需求。

迈阿密戴德县的综合供水和污水处理方法

迈阿密戴德供水和污水处理部门 (MDWASD) 是美国东南部最大的供水和污水处理设施，为近 230 万居民提供服务，其中包括数千名每日游客。为了继续实现其持续提供符合所有监管要求的高质量饮用水和污水处理服务的愿景，MDWASD 启动了一项综合性多年资本改善计划 (CIP)，其中纳入了资产管理、系统增长、气候变化弹性和其他考虑因素。

Tetra Tech 为 CIP 提供工程服务，重点关注水、废水、地下水和再生水的综合总体规划。 Tetra Tech 的规划工作考虑了这些水资源的相互关联性——最大化水循环每个组成部分的价值。

“总体而言，我们的累积努力包括可持续解决方案，以实现高效的长期供水管理，”Tetra Tech 副总裁兼佛罗里达州东南部区域经理 Ken Caban 说道。

一方面涉及评估将再生水用于不同目的的技术和经济可行性。根据 MDWASD 消除废水海洋排污口排放的要求，Tetra Tech 进行了再利用可行性研究，以确定各种用途的成本和可行性，其中包括高尔夫球场灌溉、工业再利用以及为大沼泽国家公园的湿地补给。

“最终，我们确定最好的机会是将这些水重新用于佛罗里达州电力和照明设施的工业冷却，”Tetra Tech 高级项目经理 Diana Santander 说道。 “这样做将有助于减少地下水开采，保护这些资源，以便更好、更有效地利用。”

碲tra Tech 还专注于优化地下水开采以提高利用效率，并制定了水处理设施总体规划。 Ken 说：“作为建造昂贵的新水处理厂的替代方案，我们确定了对资产管理和修复现有工厂的投资，以便在未来 20 到 50 年实现可靠运行。”

减少约旦水流失的高科技解决方案

虽然通过再利用和回注在补充地下水供应方面取得了巨大的技术进步，但世界银行估计，全球多达 35% 的饮用水供应因分配系统的泄漏而流失。约旦是世界上水资源最紧张的国家之一，淡水供应不断减少，而水需求却不断增加。不可持续的开采率正在耗尽地下水资源，约旦公用事业公司生产的水约有一半由于泄漏、盗窃和其他原因而下落不明。管理挑战。能源价格上涨导致水生产成本上升，超过一百万难民因地区冲突涌入，更加需要有效的水部门管理和治理。

水管理倡议 (WMI) 由美国国际开发署 (USAID) 资助，支持约旦政府应对迫在眉睫的水挑战并避免迫在眉睫的水危机。美国国际开发署聘请 Tetra Tech 实施 WMI，帮助约旦改善水务部门管理并增强供水系统的可持续性。

Tetra Tech 的主要重点是与约旦的自来水公司和其他水管理实体合作，升级他们的测量和管理系统并帮助他们更有效地运作。 Tetra Tech ARD 高级助理兼约旦 WMI 家庭办公室项目经理 David Favazza 表示：“由于供水系统中大量水缺失，我们努力的一部分就是减少这种损失。”

具体而言，Tetra Tech 正在支持约旦河谷管理局为阿卜杜拉国王运河制定有效的水损失管理策略，该运河是该国用于满足灌溉和市政需求的最重要的输水系统。 Tetra Tech 还与水利和灌溉部合作，查明约旦高地未经授权的地下水抽取情况，该地区地下水严重枯竭。

“这些解决方案利用卫星遥感等先进技术来识别高地的非法地下水抽取，并利用多普勒技术来准确测量阿卜杜拉国王运河的流量并查明泄漏和盗窃情况，”大卫说。 “但要真正持久，任何解决方案都需要由更广泛的系统驱动，以激励改进绩效并确保透明度和问责制。从长远来看，这才是最大的收益所在。所以，除了引进新技术之外，我们还帮助约旦改善水治理和管理系统。”

数据分析优化安克雷奇的供水和废水处理设施

随着技术的进步，公用事业公司每年实际上可以收集数万亿个数据点。正如安克雷奇供水和废水处理公司 (AWWU) 所发现的那样，更多数据并不总是更好的数据。 AWWU 聘请 Tetra Tech 帮助提高公用事业公司处理流程、配水和废水收集的可靠性和效率。

Tetra Tech 控制系统专家 Robert Ivanovic 表示：“随着可用数据的增加，数据质量变得越来越重要。安克雷奇的问题之一是他们的系统收集了太多信息。他们被数据淹没了，以至于这些信息变得毫无用处。因此，该项目的一个组成部分是只关注相关数据。”

AWWU 拥有并经营三个水处理设施、三个废水处理设施电子水处理厂，以及约 1,600 英里的管道和相关设施。这些改进是 AWWU 愿景的一部分，即在不损害运营能力的情况下实施行业最佳实践并降低总体拥有成本。

Tetra Tech 团队通过对 SCADA 系统及其用户进行全面的状况评估来完成该项目。 “SCADA 代表监督控制和数据采集，它主要监控处理厂的日常运营，”Rob 说。 “我们分析了 AWWU 员工如何进行日常运营和维护系统，然后我们研究了技术本身，看看它是如何实施和使用的。”

在 AWWU 人员配置结构的组织框架内发现了弹性问题。 “一个人可能掌握必要的信息，从而在系统中造成单点故障，”罗布说。 “我们的计划识别了这一风险，并提供了一种替代方案来重组他的结构，优先考虑运营改进和态势感知。”

Tetra Tech 的战略是将 SCADA 功能映射到未来，重点关注关键数据、维护和运营，以及能够切实实施未来技术附加组件的强大网络设计。

改进的数据分析使 AWWU 能够更全面地查看其系统范围的处理、水质、分配、能源消耗和化学品使用情况，并做出更好的管理决策

Rob 表示，改进的数据分析使 AWWU 能够更全面地查看整个系统的处理、水质、分配、能源消耗和化学品使用情况，并做出更好的管理决策。 “AWWU 可以更加主动并使用预测性维护来查明泄漏或识别系统中的水质问题。他们还可以查看历史数据并分析趋势，以了解如何提高公用事业的效率。”

实时数据等于路易斯维尔 实时节省

美国 800 多个社区已经合并了下水道系统，旨在通过同一管道将生活废物和雨水输送到废水处理厂。这意味着降雨可能会压垮废水收集和处理能力，未经处理的废水将直接流入水道，造成潜在的健康风险。传统解决方案为获取额外容量而进行的资本支出可能会使公用事业公司的成本过高。

与地面街道上的交通灯将车辆引导至最不拥堵区域的方式类似，Csoft 与传感器、天气预报和监测数据配合使用，通过具有额外容量的网络输送废水。

肯塔基州的路易斯维尔都会下水道区 (MSD) 面临着类似的挑战，并聘请 Tetra Tech (QIB) 来探索替代解决方案。 Tetra Tech 的建模师、数学家团队、水工程师开发了 Csoft®，这是一种基于模型的专有预测控制工具，可最大限度地减少下水道溢出和洪水风险。与地面街道上的交通灯将车辆引导至最不拥堵区域的方式类似，Csoft 与传感器、天气预报和监测数据配合使用，通过具有额外容量的网络输送废水。

“我们在 Csoft 方面面临的最大挑战，”Tetra Tech Csoft 设计工程师 Martin Pleau 说道，“是获取和验证数据、实时模拟模型、解决优化问题以及在本地设施应用最佳控制设定点，所有这些都在不到 5 分钟的时间内完成。”

Tetra Tech 使用 Csoft 对 MSD 进行的初步实时控制 (RTC) 可行性研究表明，通过最大限度地提高现有系统内的存储和输送能力，可以以相对较低的成本显着减少合并下水道溢出的数量。

“RTC 现在是 MSD 计划的一个组成部分继续减少溢流。”MSD 首席工程师 Angela Akridge 说道。“Csoft 提供的优化使我们更具弹性，而且我们在这些设施的传统溢流存储上未花费的 2 亿多美元使我们能够将这笔资金投资到其他关键基础设施，为我们的社区提供安全、清洁的水道。”

2019 年 4 月，Tetra Tech 和默沙东荣获著名的 Franz Edelman 奖，该奖项表彰了运筹学和分析对全球人们生活和工作方式所做出的改进。 Csoft 解决方案自 2006 年以来一直在路易斯维尔成功运行，经受住了时间和气候变化的考验。除了加拿大和法国之外，它还已在美国其他地区成功实施。

打造水安全未来的智能解决方案

水的挑战是巨大的，但 Tetra Tech 相信，面对巨大的挑战，我们巨大的机遇。随着社区越来越认识到以更加综合和可持续的方式管理水资源的好处，每年都会有更多的 One Water 解决方案被付诸实践。通过采用考虑水循环所有阶段的智能水资源规划，我们可以建立更具弹性的水系统，并帮助确保更稳定的水未来。