借助總體規(guī)劃，預期污水管網(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，負責為巴西里約熱內盧州的五個城市提供給水和污水處理服務。其特許經(jīng)營范圍涉及著名的拉各斯湖區(qū)，那里的人口有近40萬至200多萬的季節(jié)性波動。AEGEA制定了價值5.7億巴西雷亞爾(BRL)的《2041 排水總規(guī)劃》，目標是到2023年將污水管網(wǎng)覆蓋率擴大到90%，并停止對該地區(qū)主要景點阿拉魯阿馬環(huán)礁湖的污染。利用SewerGEMS對整合的污水和排水系統(tǒng)進行建模，AEGEA得以優(yōu)化資本支出(CAPEX)和運營支出(OPEX)。自1998年以來，這家特許經(jīng)營商已投資超過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76%的人口提供了污水收集和處理服務。

五市聯(lián)合處理污水

AEGEA 占有巴西23.6%的私營衛(wèi)生設施市場份額，其服務范圍增長迅速，在短短的7年間從7個市一躍成為當今的48個市500萬人口。該公司的業(yè)務增長得益于與私人投資者（如Equipav、S.A.、GIC Private Limited 和世界銀行集團國際金融公司(IFC)等）建立戰(zhàn)略合作伙伴關系。這些合作伙伴投資于城市基礎設施，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動勝地，但由于缺乏污水處理設施和非法排污，導致水域污染，水生動植物滅絕。數(shù)十萬居民和一百多萬名參加狂歡節(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。

為了恢復生態(tài)系統(tǒng)平衡和經(jīng)濟，Prolagos需要阻止污染物流入環(huán)礁湖，扭轉其富營養(yǎng)化態(tài)勢。如果阿拉魯阿馬環(huán)礁湖恢復到原始狀態(tài)，游客將會回歸該地區(qū)，從而刺激經(jīng)濟增長。為實現(xiàn)這一目標，AEGEA于1998年即已確定將Prolagos作為湖區(qū)的特許經(jīng)營商，并簽訂了一項為期25年的供水和衛(wèi)生設施特許協(xié)議，委托其子公司恢復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。為了找到一個可持續(xù)的解決方案，AEGEA與Prolagos合作評估替代方案，并制定了AEGEA Prolagos《2041排水總規(guī)劃》。

事實證明，這一特許經(jīng)營區(qū)域的改善規(guī)劃是復雜的。在五市的共同管理下，Prolagos運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)。其流量模式會因降水量和人口變化而變化?？傄?guī)劃團隊需要水力建模、設計和分析軟件，從而實現(xiàn)當前和未來污水管網(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構建了一個整合現(xiàn)有GIS、CAD和SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)的水力模型。這就形成了一個可展示整個特許經(jīng)營區(qū)域概況的污水管理網(wǎng)絡，并提供多個數(shù)據(jù)流，為實時、真實的決策提供了有力支持。通過對各種“假設分析”方案進行建模，該項目團隊大體了解了在2041年合同結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。

借助設計和分析軟件，Prolagos將影響特許經(jīng)營區(qū)域的重要因素納入考量，從而使規(guī)劃過程更民主。其愿景是以每個公民都能負擔得起的成本為所有社區(qū)提供衛(wèi)生設施。該規(guī)劃必須同時考慮隨著時間推移帶來的居民和旅游人口的增長。最重要的是，該規(guī)劃必須對環(huán)礁湖進行凈化，并對水體進行持續(xù)的保護。

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計方案所帶來的收益和損失。運行方案后，團隊即可預見其決策的效果。該團隊研究了各種情況，如設計方案在多雨天氣向環(huán)礁湖的排放；管網(wǎng)對分離雨水和污水的作用；以及將更多家庭接入管網(wǎng)的最佳時間。對這些情形的分析有助于篩選設計備選方案。

該團隊還將Bentley建模應用程序與Prolagos運營控制中心(CCO)集成至一起，后者監(jiān)控著特許經(jīng)營區(qū)域內整個供水和污水收集處理系統(tǒng)。該團隊模擬了備選投資方案對運營效率的影響，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當前和未來供水系統(tǒng)的水力模型。AEGEA聘請了Prolagos運營人員驗證模型結果。

選擇備選方案

AEGEA運行了80多個“假設分析”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個最終方案，其中包括900公里的污水和排水整合管網(wǎng)，63個升壓泵站和7個污水處理廠。每個方案都配有隨時間推移的不同擴建計劃，每隔5年、10年和15年進行一次干預。

總規(guī)劃當中也有兩個備選方案。第一個備選方案采用傳統(tǒng)的污水系統(tǒng)設計方法，并提供獨立的污水系統(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。此方案的費用高昂、不切實際，且衛(wèi)生設施的改善要到2020年才能顯現(xiàn)出來。

第二個備選方案是利用現(xiàn)有排水系統(tǒng)建立一個綜合的污水處理系統(tǒng)。擴建獨立污水收集系統(tǒng)所需的投資成本合理，而收集和處理服務早在2001年即可開始。這條全長650公里的污水和排水管網(wǎng)的規(guī)劃包括在環(huán)礁湖周圍修建一個調節(jié)池，以減少非法排放。Prolagos估計，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，通過證明該規(guī)劃的投資回報率，加快了審批過程。AEGEA分經(jīng)濟、社會和環(huán)境三個層面制定了盈虧底線，用于衡量提出的干預措施的價值。這項總規(guī)劃解決了包括客戶、民間團體、政府機構、非政府組織和其他外部團體以及內部利益相關方（如AEGEA董事會成員）等的顧慮。

SewerGEMS中管網(wǎng)設計的可視化功能可讓利益相關方看到相關的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。AEGEA推薦的總規(guī)劃對容量、性能、運行效率、能耗和其他參數(shù)進行了優(yōu)化。每個間隔期的開支節(jié)省項均包含成熟的實施策略，如將升壓泵站限制在每15公里一個，提高泵站效率，優(yōu)化管道尺寸，減少污水處理量。AEGEA已證實，該規(guī)劃能夠實現(xiàn)到2023年污水管網(wǎng)覆蓋率達到90%的目標，且成本降低58%。

三重效益

截至 2017 年底，Prolagos已投資超過 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存在。阿拉魯阿馬環(huán)礁湖已經(jīng)恢復，其有機負荷去除率為每天 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。與不安全用水和衛(wèi)生設施有關的水傳播疾病減少了 93%，相關的住院費用減少了 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通過提供各種方案，使Prolagos在最大限度地提高性能的同時，將資本支出和運營支出降至最低，從而實現(xiàn)了《2041排水總規(guī)劃》的里程碑式成就。2014年對Prolagos特許經(jīng)營區(qū)域進行的一項研究中指出，將污水管網(wǎng)覆蓋率擴大到90%預計將花費6億美元，但在《2041排水總規(guī)劃》中，預計只需2.5億美元，相當于成本減少了58%。在《2041排水總規(guī)劃》中，作為特許經(jīng)營最高運營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70萬雷亞爾的成本。

在Prolagos特許經(jīng)營取得成功的基礎上，AEGEA正在制定其他城市污水處理基礎設施的總規(guī)劃，超越傳統(tǒng)的金融干預措施，為社區(qū)和環(huán)境帶來效益。巴西政府制定了到2033年全國污水處理率達到93%的目標。盡管有聯(lián)邦資金支持，但仍存在投資缺口，需要私營部門的持續(xù)參與。借助SewerGEMS，特許經(jīng)營商可以優(yōu)化其投資，項目可產生經(jīng)濟、社會和環(huán)境三個方面的效益，幫助提高居民生活水平，并降低服務區(qū)域衛(wèi)生條件差帶來的健康風險