城市供水管网漏损现状分析及控制技术应用.pdf

第5期2 0 2 3年10 月石河子科技中图分类号：TV674文献标识码：B文章编号：1008-0899（2023）10-0069-03为了用水安全、提高经济收益，必须要重视供水管网的建设与管理，使其安全运行。供水管网老化、超限服役、部分管材差、缺乏完善管理等原因1，使得国内平均漏损率达13%以上的城市占大部分，漏损率居高不下，经济损失惨重。目前常用的基于仪器设备的漏损检测方法操作性强，便于携带，但对专业度要求高，且不适用于大范围检测。同时多数研究者基于算法或者编程软件建立了管网漏损预测和定位模型3-5。但是建模对于计算机语言要求较高，过程较为复杂，同时又由于缺乏足够的管网数据资料及各种不确定因素等，导致模型精确度偏低，在实际应用中技术不成熟。为快速精确定位，可以基于模型算法快速定位可能的漏损区域，再结合硬件设备进行人工检漏，两者结合，精确定位漏损点。同时借鉴发达国家治理思路，采用DMA分区计量管理和压力调控等措施6-7，漏损率大幅下降。1国内外管网漏损现状1.1国外供水管网漏损现状目前，国外发达国家普遍采用分区计量、压力调控、被动检漏等手段，先后引入流速检漏仪、水压检漏仪等。在设备和监测技术的加持下，部分发达国家的漏损率取得重大突破，漏损率已经低于7%。部分发达国家供水管网漏损率如图1。图1国外部分发达国家供水管网漏损率1.2国内供水管网漏损现状管网周围地面凹陷、水资源被浪费都是管网漏损带来的最直接影响。虽然中国城市供水量、供水管长、总用水量、用水普及率逐年增长，但供水企业仍面临各种困难，如管道老化、管材差、超期服役的管网等。根据中华人民共和国住房和城乡建设部官方数据统计，近十年中国每年漏失的水量高达700多亿立方米，足够满足1亿居民用水。据中华人民共和国住房和城乡建设部（以下简称：住建部）官方资料，国内漏损率超过13%的城市有500多个，供水管网漏损给我国带来了严重的经济损失。根据住建部官方数据统计8，20112020年中国城市供水管道平均管网漏损率见图2。图220112020年中国城市平均供水管网漏损率城市供水管网漏损现状分析及控制技术应用（湖南华银国际工程设计研究院有限公司，湖南长沙市，410000）林海珍摘要研究首先通过对近十年中国城市供水情况进行统计分析，得出：近十年中国城市供水管网长度、供水普及率和供水量在逐年上升，漏损率稍有降低，但仍居高不下。随后对漏损原因进行分析，并针对漏损问题提出解决方法。最后结合供水管网漏损控制技术应用进展，采用DMA（district metering area）分区计量方法，在检漏控漏方面成效较好。可将DMA方法与供水管网模型相结合，并安装多个阀门调控管道压力的思路进行优化完善来提高控漏效果。关键词供水管网；漏损控制技术；硬件检漏；管网模型；DMA分区计量方法作者简介：林海珍（1988），女，汉族，福建漳浦人，本科，工程师，研究方向：给排水设计。-69石河子科技总第2 71期从图2可以得知：我国城市平均供水管网漏损率从2013年开始，逐年减少，可见近几年国家在供水管网漏损治理方面做出了巨大努力，也取得了一定成效，但是漏损率仍较高。1.3国内外供水管网漏损现状对比与国外发达国家相比，中国管网的漏损率相对较高，平均管网漏损率为15.66%，而部分发达国家仅为6%8%。欧洲部分国家和地区平均单位管长漏损量为0.77m3/kmh，而中国平均单位管长漏损为1.85m3/kmh。中国部分偏远地区供水设施老旧，管理技术仍不够完善，导致管网漏损率仍居高不下。而部分发达国家很早就开始关注管网漏损问题，因此不管在技术还是管理方式上都具有借鉴作用。2城市供水管网漏损原因2.1供水管道腐蚀老化现象严重老旧城区由于基础设施落后，加上管网维护不到位、使用年限较长等原因导致管网腐蚀老化现象严重。管道内壁的锈蚀物质会随着水流冲刷作用进入居民的生活用水中，影响居民的生活。此外，余氯因管道结垢被耗尽，导致水中滋生各类细菌，加剧管道腐蚀，水质恶化，发生二次污染，降低管网输水能力。2.2管道超限服役导致漏损现象严重对于没有做内衬的管道或者内部防腐不到位的，较易锈蚀，加上早期建设的管道使用年限较长，或多或少的会存在漏损问题，从而加大水资源的浪费，使得供水成本增大。不同年份管网敷设占比情况及管道材质占比情况分别见图3和图4。其中部分管道使用年限已经超过50年，存在很大程度的漏损风险。管材较差也会削弱管网寿命，造成漏损。图3不同年份管道敷设占比情况图4不同管材占比情况2.3供水管网缺乏维护和管理由于部分城市管道建立的时间较长，缺乏相关的资料。加上有关部门没有科学有效地对管网进行定期管理和维护，这就使得管理人员无法详细了解到供水管网的管材、管径、使用年限以及可能存在的漏损区域，导致后期供水管网的管理与维护较难。部分管理部门缺乏相应的管理知识和能力，依靠经验指导工人工作。大部分城市管网资料没有建立起系统化、智慧化的管理方案，不能第一时间对管网漏损地方进行预警和排查。3漏损问题解决方法3.1更新改造老旧、超限管网改造超年限、破损、管材差的管道。选用优质管材，诸如，钢管、铸铁管等。改造老旧小区管网，便于用水计量管理，实行一户一表制。3.2分区计量实施供水管网分区计量原则，完善其他用水计量管理，诸如，消防、绿化、市政等用水量，这样才能准确计量用水量。3.3压力调控根据水量变化特征，合理调度供水压力，均衡高、低压区。水量小时，合理降压，逐步均衡管网压力，降低漏损量。3.4供水管网智能化建设部分城市由于信息化水平低，缺乏足够的管网数据，只能凭借经验控漏。基于物联网搭建智慧管理平台，进行信息化、常态化、科学化的管理，实时监测管网水量、水质、水压变化，对管网漏损的位置能够准确查找，并及时控制漏损。3.5不断完善和提升管理制度部分供水企业开展漏损工作不到位、内部管理制度不完善、员工积极性不高，导致管网漏损严重。-70第5期2 0 2 3年10 月石河子科技因此企业要进行严格的绩效考核，完善相关管理制度，落实责任制，规范工作流程，提高相关人员的专业技能。同时地方政府也要加大对管网控漏的资金投入。4供水管网漏损控制技术的应用漏损控制技术包括常用的硬件检漏技术和通过建立供水管网模型预测管网漏损时间，定位漏损点等。单独使用某一种方法效果不尽如人意，需二者结合使用，节约人力、物力。目前我国较为有效的控漏检漏方法为采用DMA分区计量方式，在部分试验区已取得较好的结果，漏损率显著下降，但普及率较低，管理还不够完善。4.1供水管网模型的研究通过管网模型，对管网漏损区域进行预测和定位，及时采取措施，减少经济损失。基于算法或者水力模拟软件构建的供水管网模型的方法在一定程度上可以对管网漏损的概率进行预测，对管网漏损区域进行粗略定位，缩小检测范围3-4。但是建模过程较为复杂，且影响管网漏损的因素较多，导致模型的精确度及可靠性还有待提高5。4.2DMA分区计量管理体系在DMA分区计量中，阀门数量与压降成正比，超过此范围，压降不明显；阀门数量与漏损量成反比，阀门数量越多，漏损量越少6。在控漏方面，北京市采用独立分区计量和压力调控的手段。同时建立管网GIS模型和水力模型系统对管网压力进行优化。建立专职检漏人员，将人工查找定位与远程监测相结合，并不断推进卫星探漏等技术，查找暗漏、破损的管网。通过上述技术措施，北京市漏损率连续10年下降，降到9.85%7。绍兴市通过开展全面管网普查，通过完善分区建设、信息化，智能化的管网控制措施，漏损率从20%降到5%，具有很强的示范带头作用。郑州市通过完善分区计量管理，结合压力调控，搭建物联网智能平台等措施，进行智能检漏控漏。五年内，改造老旧管网112余公里，建立一级计量分区7个、二级25个、独立的子分区（DMA）1882个。实现了漏损率从2011年的23.63%到2020年的7.61%飞跃。实行DMA分区计量方法，在检漏控漏方面成效显著。可以将DMA方法与供水管网模型结合，同时结合智能化管理或者分区管理或者安装多个阀门调控管道压力的思路进行优化完善并提高控漏效果。5结语中国的供水管网长度、供水普及率以及供水量正在逐年上升，但是，漏损率仍居高不下。影响管网漏损的原因有很多，采用单一的漏损控制方法是无法取得良好的治理效果，必须双管齐下，将硬件检测与软件模型进行结合。首先采用软件模型进行大范围地查找，找到管网漏损区域，再运用硬件设备小范围查找，实现从出现漏损再去补救到精准定位节约人力物力的转变。但是建模的过程较复杂，由于管网资料不健全，且导致管网漏损的原因有很多，诸如管材、管径和埋深以及管道周围自然因素的干扰等原因，致使模型很大程度上不能很好地模拟自然条件下管网漏损情况，模型的精确度以及在实际工程中的使用情况均较低。部分实验区域及城市通过采取DMA分区计量技术并结合管网模型及智能化管理，最终取得较好成效。企业应当结合实际情况，制定与本地区供水管网相匹配的管理措施，进行智能化管理，从而实现有效的控漏检漏。参考文献1谷洋.基于节点高程差的城市供水管网DMA分区研究D.杭州:浙江大学,2022.2魏锦程,李琳.城市供水管网漏损治理系统化方案编制方法J.中国给水排水,2022,38(12):1-5.3李霞.城市供水管网漏损定位及控制研究D.天津:天津大学,2006.4张瑛.供水管网漏损分析与漏水量模型建立方法的研究D.天津:天津大学,2010.5闫丽芳.给水管网漏损分析及预测D.合肥:合肥工业大学,2009.6黄茂林.供水管网漏损控制的DMA技术及阀门布置的优化研究D.长沙:湖南大学,2009.7刘锁祥,赵顺萍,刘阔.新行业标准下的供水管网漏损控制实践J.中国给水排水,2021,37(24):130-134.8国家统计局.中国统计年鉴M.北京:中国统计出版社.-71