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给水排水 |供水管网漏损如何控制?

给水排水 |供水管网漏损如何控制? 贵州创亿宝能节能科技有限公司
2022-11-12
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导读:供水管网漏损是每个国家都存在的问题。2015年国务院通过了“水十条”,将公共供水管网漏损率控制目标分成了两级

供水管网漏损是每个国家都存在的问题。2015年国务院通过了“水十条”,将公共供水管网漏损率控制目标分成了两级:一级为公共供水管网漏损率控制在10%以内,二级为公共供水管网漏损率控制在12%以内。为加强公共供水管网漏损控制、提高水资源利用率,住房和城乡建设部办公厅、国家发展改革委办公厅于2022年1月19日印发了《关于加强公共供水管网漏损控制的通知》,其中对全国城市公共供水管网漏损率提出了新要求:到2025年,城市公共供水管网漏损率达到漏损控制及评定标准确定的一级评定标准的地区,进一步降低漏损率;未达到一级评定标准的地区,将漏损率控制到10%以内。

      目前,国内外对供水管网漏损的研究集中于对检漏方法、漏损水量的确定、漏损原因、智慧供水管网漏损控制等方面。在供水管网漏损研究中对系统化控制措施的研究较少,因此,供水管网漏损的控制需要进一步提高。

01

漏损原因

        管道接口连接质量不合格,是导致城镇供水管网漏损发生的主要原因之一,也是城镇供水管网漏损管理的薄弱环节。城镇供水管网建设中,对早期的铸铁管道接口多设计为硬性接口,其接口形式以铅麻接口/水泥和麻接口等为主,容易出现松动,从而发生漏水等;后随着城镇供水管网材料技术与施工水平的不断发展,对管道接口形式逐渐发展变化为石棉水泥/膨胀水泥等形式,这类接口材料的刚性与握固力虽然表现较好,但是在管道出现不均匀沉降变化或者是发生温差收缩等情况时,容易出现管道横向断裂等,从而引起城镇供水管网的漏损情况发生。

城镇供水管网主要埋设在地下,管网供水运行中不仅会受到长期运行后的自然老化作用影响,而且容易受酸碱土壤腐蚀等因素干扰,一旦管网的管材质量与防腐性能表现较差,就会导致管网漏损发生,对供水管网供水运行的稳定性和可靠性产生影响。此外,由于城镇供水管网建设中,所选择使用的管网管材类型多样,包含混凝土管、镀锌管、钢管以及 PE 管、PVC 管等,且不同管材的生产厂商以 及工艺技术存在较大的差别,导致其产品质量也存在一定的差异;另一方面,城镇供水管网施工的地形条件不同,对供水管网的压力影响也不同,其中,部分管网压力较大的路段,容易出现爆管或者是渗漏问题,从而导致管网供水运行中的漏损发生。

城镇供水管网设计与施工中,对供水管网设计与施工建设地区的地质条件与资料掌握不全,容易引起设计变更与施工返工等情况发生,从而对供水管网的设计与施工建设质量产生影响,导致其在供水运行过程中发生漏损等。比如,在城镇供水管网的背墩设计中,由于其承载力设计不符合实际要求,或者是因管网施工地区的地表沉陷变化等,都会引起供水管网设计与施工问题发生,从而出现管网供水运行的漏损等。


02

漏损系统化控制措施

结合上述对城镇供水管网漏损发生的主要原因分析,在进行城镇供水管网漏损控制中,首先应严格按照有关标准加强对供水管网漏损问题的有效控制和管理,在确保供水管网运行的出厂计量与售水计量准确可靠基础上,减少供水管网漏损及其对管网运行可靠性的不利影响。其中,在加强供水管网的出厂计量与售水计量管理中,应严格按照城镇供水水量计量仪表配备与管理的有关要求和准则,同时坚持执行出厂计量仪表的周期鉴定管理要求,以确保出厂计量和售水计量准确、可靠,避免供水管网漏损发生。

其次,应加强对供水管网的管理。加强供水管网管理,一方面应通过加强供水管网质检队伍建设,对供水管网的施工建设质量进行保障,以避免管网漏损情况发生;另一方面,还应针对可能存在漏水、断裂等情况的老旧管网管道及其附属设施进行及时检修与更换维护,以避免其对城镇供水管网的稳定与可靠运行产生不利影响。比如,在进行供水管网中的阀门设备检修与维护中,由于其作为供水管网供水运行的主要设备,只有确保阀门性能处于良好状态时,才能够对其在供水管网供水运行 中的随时启闭动作执行效果进行保障。因此, 在进行供水管网的阀门检修与更新维护中,应 及时对发生损坏或者是不能正常使用阀门进行修补或者是更换,确保其在供水管网运行中的正常使用。

此外,在供水管网的管理强化与提升中,还应加强对供水管网的供水运行管理,一方面, 结合供水管理情况建立全面、完善的供水稽查制度,对各项违章、违规用水情况进行严格查处与管理,以确保供水管网的供水运行标准、规范,避免用水不规范引起的供水管网运行漏损情况发生。另一方面,还需要在用水管理中, 加强对供水管网运行管理所需的消火栓以及防窃水装置的合理配置和使用,以避免供水管网供水运行中窃水等情况所引起的管网运行漏损发生,确保供水管网供水运行的可靠性。加强对供水管网的供水终端计量工作的有效管理,也是供水管网用水管理的重要内容。通常情况下,供水管网供水终端计量工作开展是以 抄表统计与收费为主,而进行供水管网供水终端计量管理,则是以降低供水管网运行的产销差率为主要目的,从而有效降低供水管网供水运行的损耗,促进其供水运行效益的最大化。 

       同时,各城市逐步在供水管网中增加了压力监测点,但由于初期设立监测点时往往依据经验设置,随着城市的飞速发展、管网的改造和扩建,以及压力监测数据上传的有效性和实时性不能保证,原有压力监测点的数据已无法满足供水调度的需求。优化压力监测点布置是非常重要的。

       从完整监测供水管网运行压力、保障供水安全、降低管道漏损的角度,管线中布置测压点越多则效果越好,从经济角度考虑,须选择关键代表性位置布置测压点,并尽可能充分利用现有资源、避免重复建设。


2.1供水管线

       随着城市人口数量的增多,过去铺设的供水管网存在着管材落后,管径偏小,管龄较大的问题。为减少供水管道漏失水量,需要对现状管网进行供水管道更新改造。
      管材种类繁多会带来不同管材衔接以及匹配的问题,导致漏损现象产生。在城市供水管道早期建设中,对铸铁管道接口的设计大部分为硬性接口,接口形式以铅麻接口或水泥和麻接口等为主,容易出现漏水问题;后采用石棉水泥或膨胀水泥等形式作为管道接口,这些形式的接口刚性和握固力较好,但是容易受到外界环境影响发生断裂。而橡胶圈形式的柔性接口可以降低温差的影响,使得不均匀的沉降问题得到解决,预防出现外界温差影响的横向断裂,具有较强的安全性和稳定性,降低了供水管道接口处漏损出现的可能性。
      综合管龄、管径及管材3个因素的考虑,对50年以上管龄的供水管道以及管龄在20年以上的管径较小、实际状况较差、管材落后的管道进行管道改造。管道改造的方式主要从管材、管径进行改造。管材方面可以扩大球墨铸铁管以及塑料管的使用面积,管道接口采用柔性接口;对供水管道中管径较小的管道进行管径的增大。
      在进行管道更新的同时,加强应急抢修以及日常巡检工作。抢修人员配备交通工具和先进的抢修设备,实行24 h值班制,并采取分区域、分口径管理的抢修管理模式,提高抢修反应能力和抢修速度;对抢修人员实施以抢修数量、速率、质量等为主要内容的定量考核计酬办法,提高抢修人员的工作积极性。制定和完善管网抢修预案,并组织开展实战演练,提高了对各类突发事件的应急处理能力;强化抢修队伍对供水管网设施的巡检、维护和保养。

2.2 供水管网计量分区

       城市需要进行分区计量工作,方便及时发现片区水量异常,加快相关信息的传递,为下一步应急抢修工作的开展节省时间。

      分区计量管理有两种基本实施路线:由最高一级分区到最低一级分区(或DMA)逐级细化的实施路线,即自上而下的分区路线。由最低一级分区(或DMA)到最高一级分区逐级外扩的实施路线,即自下而上的分区路线。自上而下和自下而上的分区路线各有优势,互为补充。供水单位可根据供水格局、供水管网特征、运行状态、漏损控制现状、管理机制等实际情况合理选择,也可以根据具体情况采用两者相结合的路线。

      实施DMA分区计量可以对区域内用水量、瞬时流量、最小流量进行详细准确的计量,便于进行用水量预测和经济评价;通过DMA加装压力调节装置,调节入口压力,实施压力管理;根据最小夜间流量变化曲线可以快速发现新发生的管道漏损,缩小漏损点定位查找区域,辅助漏损点定位;确定不同区域的漏损程度,识别最大可能漏损区域,从漏损排查与漏损控制维护成本比较的角度,科学指导确定重点漏损监测控制区域。

      根据城市供水特点、管网拓扑结构、用户集聚等因素,通过在主要供水主干管网上安装电磁流量计,在减少测量误差的情况下,对各分区流量进行实时监测。为精确测量进出一级、二级计量分区的流量,在供水管线与一级、二级计量分区边界的交叉处安装电磁流量计。

      对DMA分区内的小区进行“一户一表”改造,传统的水费抄收方式主要是参照院落里的总表或是楼房单元进行计算,每个分表是由居民自己记录并结算,这种方式存在比较明显的弊端:水司以总表为抄收结算依据,而用户各室内分表与总表之间往往有很大的计量误差,在一定程度上会带来纠纷与矛盾隐患;总表管道的产权不明确,如果遇到爆管,不及时维修必然会造成大量水资源的浪费,而费用的追缴与责任的划分较为困难。完善表务管理功能,建立单独的表务系统,实现对水表的全生命周期管理,进行“一户一表”工程的改造,十分有必要性。水表的选择在符合标准参数的情况下,着重考虑安装的便利性、施工的安全性及经济投入最小化,是否具有远传功能等。

2.3 智慧管网

      供水管网系统是城市基础设施的一部分,智慧城市的建设离不开智慧管网的建设。供水管网要达到智慧的状态,需要实时掌握供水管网系统中设备的运行情况和水力状态信息,然后,立即做出相应的决策方案。

      供水智能化系统主要功能包括生产运行数据实时监测、分区计量管理、SCADA生产调度管理、设备管理、报表统计、外勤管理等功能。

      对于压力方面,供水智能化系统具备水力计算模型,能够以分析图的形式实时反映管网中压力、流量、流速、供水分界线等运行现状,可以对不同时刻之间能够进行对比分析,展示发生变化的信息,针对供水能力不足或事故受影响区域进行统计展示。

      对于管线方面,供水智能化系统的管线数据依据三种模式进行更新。工程测量人员在管道覆土前可以通过现场数据采集及实时上传;抢维修测量人员携带智能化测量装备进行现场施工过程中,若观测到现状管网数据发现变化,对管道数据进行重新采集,并上传更新;外勤人员上报了数据错误至GIS系统时,内业人员在GIS系统进行初步审核,对于需现场核查的数据,测量人员对现场进行错误GIS数据勘查和复测,复测完成的数据可上传至后台GIS系统中。

      对于分区计量方面,供水智能化系统可以通过瞬时流量进行计算,展示分区内每天的最小流量和对应压力,推断漏损位置,通过对分区内今日供水量和前4天供水量对比,并对水量趋势规律进行分析,可以查找供水管网内存在的问题,通过对分区的进水表、出水表、大用户的水量叠加分析,逐条排除各个影响元素,可以找到漏损准确位置,通过对每个分区的漏损率排名分析,可以锁定漏损严重的分区,并进行重点监控和改造,降低漏损率。

2.4其他损失水量控制措施

    具体包括四种主要行为:擅自在城市供水管道上连接水管用水的;故意损毁用水计量装置,致使用水计量不准确或者失效而用水的;非消防需要擅自开启消防栓用水的;采用其他方式盗用城市供水的。


2.5管理措施完善 

      对于绿化用水,可通过以下管理措施控制水量:绿地实行分级管理,在绿地的管理上可根据当地水资源供需状况将城市绿地分为不同等级的绿地,并相应采用相应等级的养护标准,实现绿地节约用水管理科学化精细化;设置公共取水点,实施市政市容绿化用水定点取水计量收费,供水企业和市容绿化用水单位签订供水合同,并向用水单位统一发放取水IC卡,需要用水时,工作人员到取水点刷卡取水即可。

      对于未注册用水及用户拒查水表导致的水量损失。通过推进“一户一表”改造,避免水量损失。传统的水费抄收方式存在许多弊端:总表和分表之间存在着较大的计量误差;其二,相关工作人员入户进行水表的抄录工作,必然会给社会带来负担,也给居民的日常生活造成不便,随之而来的治安问题也非常棘手;其三,总表管道产权不够清楚,如果发生爆管,维修不及时必然浪费大量水资源,而责任的划分和费用的追缴必然是难上加难。推进“一户一表”改造工程,有以下优点:不再干扰居民日常生活;漏损现象极大缓解;限制用户偷水、抗费;计量准确、水压稳定。

      同时,还需要加大宣传力度,让人们意识到依法用水的重要性。通过设立宣传咨询台、悬挂横幅、摆放知识展板、发放宣传手册等途径向广大市民宣传N市水资源现状、以及合法用水的意义。

2.6 预期效果

      供水管网供水压力在满足用户需求同时,实现管网压力时空相对均衡;完善更新公共供水管网,新建供水管网严格按照标准和规范规划建设,消除管龄50年以上的供水管道;实现主城区供水管网分区计量全覆盖,完成一级、二级计量分区建设,结合主城区内老旧小区改造、城市更新及新区建设,逐步实现主城区全域DMA分区计量,力争在1 h内发现并锁定具体漏点位置;智慧管网建设可实现实时监测水力状态,快速发现漏损位置;通过完善防偷盗政策以及管理政策,对其他损失水量进行控制。



03

结 论

 通过对供水管网漏损系统化控制措施进行研究,得出的结论如下:
(1)城市的明漏水量、暗漏水量以及背景漏失水量在漏损水量占比高达60%,偷盗水量及未注册用水和用户拒查等管理因素导致的损失水量也是主要原因之一,计量损失水量占0.1%的比例,控制漏损的工作重点在漏失水量的控制以及其他损失水量上。
(2)通过采取点-线-网-智慧四个维度的措施控制漏损水量。采取压力调控以及压力监测点优化的措施,对压力过大、过小的压力点进行调整,并优化监测位置,提高准确性和及时性。采取管道更新的措施,对管龄较大、管径较小、管材落后的管道进行管道更新,并采用柔性接口。采取DMA计量分区划分及计量网络搭建的措施,对分区水量进行监测,快速发现漏损点。
(3)通过对供水管网漏损系统化控制措施进行研究。对于漏损率已经达到一级评定标准的城市,可参照点-线-网-智慧四个方面的措施进行补充,进一步降低漏损率。对于漏损率未达到一级评定标准的城市,可优先采取点和线方面的措施,然后再采取网和智慧方面的措施降低漏损率。

微信对原文有修改。原文标题:基于点-线-网-智慧的供水管网漏损系统化控制措施研究;作者:杨海燕、侯少轩、张学茸、周广宇、程小文、刘广奇;作者单位:北京建筑大学 北京应对气候变化研究和人才培养基地、中国城市规划设计研究院。刊登在《给水排水》2022年第9期。


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