游瑋

摘?要：論文就安慶市供水管網(wǎng)漏損控制方法與成效進(jìn)行詳細(xì)分析，以期對供水管網(wǎng)達(dá)到預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng);降漏;分區(qū)與分區(qū)控制;漏損控制

1?城市及供水管網(wǎng)情況簡介

1.1?簡介安慶城區(qū)歷史、人口、規(guī)劃，供水歷史

安慶，別名“宜城”，安徽省地級市，皖鄂贛區(qū)域中心城市，長三角門戶城市。曾為安徽省省會，江南文化名城，中國近代工業(yè)發(fā)源地之一。安慶市區(qū)建成面積153.98km²，2017年常住人口74.08萬。中心城區(qū)2030年規(guī)劃建設(shè)用地面積180 km²，城市人口180萬，供水能力106萬 m³/d。1911年安慶市建立了安徽省第一座自來水廠，1984年成立安慶市自來水公司，2011年成立安慶供水集團(tuán)公司。

1.2?介紹供水水廠布置，管網(wǎng)布置，管網(wǎng)相關(guān)數(shù)字

安慶市區(qū)現(xiàn)有三個水廠沿江而建，分別位于市區(qū)的西側(cè)和中部，總供水能力36萬 m³/d。供水區(qū)域按供水壓力劃分為兩個分區(qū)，東部常壓區(qū)和老城區(qū)由二水廠、三水廠供水，西部高壓區(qū)、北部新城由一水廠供水。一水廠和二、三水廠供水范圍交匯處的供水聯(lián)絡(luò)管道上采用閥門隔離，城區(qū)內(nèi)沿規(guī)劃路網(wǎng)布置環(huán)狀管網(wǎng)，重要的聯(lián)絡(luò)管道設(shè)置雙線。截止2018年底，DN100及以上供水管網(wǎng)總長度1175公里。由于安慶市供水管網(wǎng)敷設(shè)時間跨度大，供水管網(wǎng)老化現(xiàn)象嚴(yán)重。主要體現(xiàn)為以下兩點(diǎn)：部分管道年久失修，老城區(qū)管網(wǎng)大多為上世紀(jì)六七十年代鋪設(shè)，早已超過了一些管材的正常使用年限，各時期安裝的供水管線均有部分存量未完全改造;早期的管材技術(shù)性能較為落后，其中自應(yīng)力水泥管管和灰口鑄鐵管普遍運(yùn)用于供水主管網(wǎng)，受當(dāng)時技術(shù)所限，加之已經(jīng)半個多世紀(jì)的運(yùn)行，極易發(fā)生漏水和爆管。

2?降漏方案與實施規(guī)劃

2.1?高位降漏以傳統(tǒng)檢漏為主

2008年安慶市供水管網(wǎng)產(chǎn)銷差率為38.86%，年爆管次數(shù)達(dá)到18次，處于行業(yè)內(nèi)較高的水平。在供水管網(wǎng)漏損率較高階段，管網(wǎng)的物理漏損是產(chǎn)銷差率偏高的主要原因。通過加強(qiáng)檢漏能力建設(shè)，能取得較好降漏成果。2008年起，安慶供水集團(tuán)公司開始組建專業(yè)檢漏隊伍。在管線管理所下設(shè)檢漏班，配備四個檢漏小組共計8人開展檢漏工作。人員配備年輕化、專業(yè)化，其中大專及本科以上人員 6名。通過先后投資70余萬元，為檢漏人員配備了數(shù)字電子聽漏儀、數(shù)字相關(guān)儀、漏水巡視儀、金屬管線探測器、便攜式流量計、路面鉆孔機(jī)等設(shè)備。

由于傳統(tǒng)的檢漏具有一定的盲目性，進(jìn)行合理的檢漏作業(yè)管理，并根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析漏點(diǎn)高發(fā)區(qū)域和時期，有助于提高檢漏效率。1）檢漏班組按照分區(qū)開展檢漏，并定期進(jìn)行分區(qū)輪換;2）鎖定歷年來漏損嚴(yán)重區(qū)域，根據(jù)歷年安漏點(diǎn)分布位置圖確定漏點(diǎn)高發(fā)區(qū)域，有針對性開展檢漏;3）根據(jù)管線材質(zhì)、建設(shè)時間和地質(zhì)情況，對一些存在較高漏損風(fēng)險的路段管線定期巡查;4）以季節(jié)變化為節(jié)點(diǎn)，在氣溫驟變后立即開展全范圍巡查;5）以壓力變化為線索，根據(jù)測壓系統(tǒng)和居民反饋的壓力突變情況開展檢漏。6）重點(diǎn)排查施工區(qū)域、拆遷區(qū)域，及時維修明漏點(diǎn);7）加強(qiáng)偷盜水巡查，尤其是城鄉(xiāng)結(jié)合部區(qū)域利用消火栓進(jìn)行綠化、灌溉和灑水的。

2008-2013年期間，每年檢出暗漏點(diǎn)約230個，合計漏損量500-900m³/h，折合產(chǎn)銷差率每年下降5.9-12個百分點(diǎn)，2013年產(chǎn)銷差率下降至24.57%。根據(jù)期間統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，10m³/h以上大漏點(diǎn)漏損占比約為48.2%，對降低漏損發(fā)揮了重大作用。為進(jìn)一步激發(fā)檢漏人員積極性，鼓勵檢出大漏點(diǎn)，針對10m³/h以上大漏點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)獎勵。多年來累計發(fā)放大漏點(diǎn)獎勵金7.4萬元，其中單個漏點(diǎn)最高獎勵1.632萬元。但是隨著時間的推移，2014-2016年期間，傳統(tǒng)的檢漏方法檢出漏點(diǎn)漏損量逐年下降。檢漏對降低產(chǎn)銷差率的貢獻(xiàn)為每年3.9-4.9個百分點(diǎn)，和每年新增漏損量基本持平，故無法有效進(jìn)一步降低漏損，見圖1。

2.2?繼續(xù)降漏以分區(qū)檢漏為主

2014年-2016年期間，安慶市產(chǎn)銷差率維持在24%左右，甚至出現(xiàn)小幅度反彈，降漏工作遇到瓶頸期。分析其原因：1）傳統(tǒng)的被動式檢漏方法效率低、成效不明顯;2）管網(wǎng)老化嚴(yán)重，部分類型的管材漏損反復(fù)產(chǎn)生;3）老舊管線報廢不完全，出現(xiàn)漏損后隱蔽性極強(qiáng)，部分區(qū)域甚至無法停水。

分區(qū)計量管理是將整個供水管網(wǎng)劃分為諾干個供水區(qū)域，實現(xiàn)供水管網(wǎng)漏損分區(qū)量化及有效控制的精細(xì)化管理模式。管網(wǎng)普查、管線測繪和GIS系統(tǒng)建設(shè)是分區(qū)計量管理的前提條件。2017年，安慶供水明確全市建設(shè)9個一級計量分區(qū)方案，其中老城區(qū)5個，新城區(qū)4個。由于供水管網(wǎng)均為網(wǎng)狀，計量分區(qū)建立實施路線采用自上而下和自下而上相結(jié)合的綜合路線，見圖2。

為確保分區(qū)計量管理能快速發(fā)揮降漏作用，安慶供水采取兩個策略：1）優(yōu)先建立9個一級分區(qū)結(jié)構(gòu)，總體分析對全市漏損分布情況，再集中人員、資金和力量優(yōu)先對漏損嚴(yán)重區(qū)域進(jìn)一步細(xì)分;2）一次性完成分區(qū)建立、分區(qū)降漏和運(yùn)營管理，確保每建立一個分區(qū)必須將產(chǎn)銷差率降低至10%。

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，安慶市老城區(qū)的5個一級分區(qū)漏損率普遍在15%-35%，新城區(qū)4個一級分區(qū)漏損率基本在9%以下。以2017年-2019年老城區(qū)降漏的3個一級分區(qū)為例，產(chǎn)銷差率分別從33.44%、13.76%、17.31%下降至9.35%、6.57%、8.68%，合計降低插銷差43萬m³/月。對全市漏損率下降發(fā)揮了重大作用。隨著計量分區(qū)建立和分區(qū)降漏的穩(wěn)步推進(jìn)，全市漏損率從2014年的24.04%降至2019年的12.50%。

2.3?保持低漏損以漏損控制為主。

供水管網(wǎng)分區(qū)計量體系建立后，分區(qū)計量漏損監(jiān)控系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地分析各區(qū)域漏損情況。通過設(shè)定各區(qū)域漏損控制目標(biāo)，將各個區(qū)域漏損控制在合理水平。根據(jù)各分區(qū)內(nèi)歷史漏損、管材、安裝年限、地質(zhì)情況等，對各分區(qū)進(jìn)行漏損風(fēng)險評估，并采取相應(yīng)的降漏措施。長期低風(fēng)險、中風(fēng)險、偶爾高風(fēng)險分區(qū)漏點(diǎn)產(chǎn)生幾率低，采用檢漏工作降低漏損能取得較好成果，降低漏損的關(guān)鍵在于兩點(diǎn)：一是快速發(fā)現(xiàn)漏損升高區(qū)域減少漏損時間;二是利用分區(qū)流量計輔助檢漏縮短降漏周期。長期高風(fēng)險區(qū)域根據(jù)短期內(nèi)采用檢漏降低漏損，需要長期控制宜開展管網(wǎng)改造。

2.4?績效管理

安慶供水漏損管控績效管理采用三級承包體系，其中部門承包漏損率，檢漏班組承包責(zé)任區(qū)降漏工作，檢漏人員承包檢出漏點(diǎn)總漏損量。全市分區(qū)漏損率控制由四個部門承包，新城區(qū)由三個供水分公司運(yùn)營，產(chǎn)銷差率控制在9%以下;老城區(qū)由管線所承擔(dān)，集中優(yōu)勢人員、設(shè)備開展降漏工作，爭取將產(chǎn)銷差率控制在12%以下。

3?分區(qū)與分區(qū)控制

3.1?計量分區(qū)的建立方案

計量分區(qū)的建設(shè)與實施包含供水管網(wǎng)現(xiàn)狀調(diào)查與評估、總體方案的制定、工程量與資金的預(yù)測、工程實施、后期管理維護(hù)、成果分析等。供水管網(wǎng)現(xiàn)狀調(diào)查包含GIS系統(tǒng)管理、全市供水管網(wǎng)“一張圖”建立、管網(wǎng)普查定位等基礎(chǔ)性工作。安慶供水本著新賬不欠，還清老賬的原則高標(biāo)準(zhǔn)開展全市供水管網(wǎng)“一張圖”建設(shè)。2014年7月組建管網(wǎng)定位系統(tǒng)后，新建管網(wǎng)定位、管網(wǎng)普查定位、庭院管網(wǎng)普查定位同步開展，截止2019年底已完成1547.8km管網(wǎng)定位工作?？傮w方案的制定主要考慮各級分區(qū)對區(qū)域全覆蓋，優(yōu)化方案降低投資量，同時做好分區(qū)邊界規(guī)劃、確定流量計位置、流量計選型、電力供應(yīng)方案、計量分區(qū)管理平臺軟件開發(fā)等。目前安慶市共有用戶39萬戶，市區(qū)建設(shè)面積153.98km²。由于新、老城區(qū)用戶和管網(wǎng)密集度差異較大，老城區(qū)建立四級分區(qū)結(jié)構(gòu)，新城區(qū)建立三級分區(qū)結(jié)構(gòu)。目前老城區(qū)包含的5個一級計量分區(qū)，供水總面積33.86平方千米，用戶數(shù)量20.34萬。一級計量分區(qū)包含4-6萬戶，二級分區(qū)包含1-1.5萬戶，三級分區(qū)包含0.5-0.7萬戶，DMA分區(qū)包含1-3千戶。計量分區(qū)開展的難點(diǎn)和相應(yīng)的解決方案：1）關(guān)于分區(qū)封閉性和邊界的確定，小范圍分區(qū)通過關(guān)閥停水測試確定，大范圍分區(qū)根據(jù)管網(wǎng)圖和后期核算的產(chǎn)銷差率進(jìn)行檢驗;2）關(guān)于網(wǎng)狀管網(wǎng)劃分問題，主要是依據(jù)主輸水、配水管道進(jìn)行分區(qū)，合理優(yōu)化減少流量計數(shù)量，一級分區(qū)的主控流量計平均在7臺以上;3）確保分區(qū)水壓安全，部分分區(qū)需要關(guān)閉閥門長期封閉的必須經(jīng)過一個周期的用水高峰檢驗，同時確保有兩路來自不同區(qū)域的進(jìn)水;4）計量分區(qū)需要加強(qiáng)后續(xù)運(yùn)行管理，管網(wǎng)設(shè)計、改造過程中必須考慮到原有計量分區(qū)邊界和進(jìn)出水的變化情況，并在適當(dāng)?shù)奈恢迷鲅a(bǔ)流量計。五是關(guān)于分區(qū)用戶統(tǒng)計準(zhǔn)確性的問題，將用戶位置定位并標(biāo)定在管網(wǎng)“一張圖”上，通過任意區(qū)域的模糊查詢功能，快速圈定、變更、增補(bǔ)各分區(qū)內(nèi)用戶，最終用區(qū)域產(chǎn)銷差率輔助驗證。

3.2?分區(qū)降漏方案和漏損的主要原因分析

以2017年建立的經(jīng)開區(qū)一級計量分區(qū)的案例進(jìn)行分析，該分區(qū)總面積為13.432km?，共包含用戶5.97萬戶，區(qū)域內(nèi)各類口徑管網(wǎng)總長度為213km，每日進(jìn)水量約為3.6萬立方米。該分區(qū)包含4個二級分區(qū);7個三級分區(qū);29個DMA小區(qū)。通過一年的降漏工作，產(chǎn)銷差率從33.44%下降至9.35%。降低漏損的方案為：1）根據(jù)各分區(qū)漏損情況開展檢漏工作，檢出暗漏點(diǎn)41個，明漏點(diǎn)115個，合計降低漏損90m³/h，對降漏貢獻(xiàn)33.6%;2）主動推進(jìn)漏損嚴(yán)重區(qū)域改造，光彩一期、五里墩加壓站兩處改造降低漏損45m³/h，對降漏貢獻(xiàn)16.8%;3）對未完全報廢老舊管線再次報廢，開展了11處合計3455米管網(wǎng)的報廢，降低漏損133m³/h，對降漏貢獻(xiàn)49.6%。后期分析漏損原因主要為：1）管網(wǎng)老化嚴(yán)重，鍍鋅管較多區(qū)域漏損反復(fù)發(fā)生，小口徑灰口鑄鐵管、PE管容易斷裂產(chǎn)生大漏點(diǎn);2）老舊管線報廢不完全，出現(xiàn)漏損后隱蔽性極強(qiáng)。傳統(tǒng)的檢漏方法能較好解決灰口鑄鐵管、PE管產(chǎn)生的漏損。對于漏損反復(fù)發(fā)生，老舊管網(wǎng)未報廢完全的區(qū)域，需要采取工程措施進(jìn)行降漏，見圖3。

3.3?分區(qū)的降漏成果保持

1）第一輪分區(qū)建立和降漏過程中，將一些易漏損嚴(yán)重區(qū)域和老舊管網(wǎng)進(jìn)行了主動改造，主要是鍍鋅管和灰口鑄鐵管，短時間內(nèi)新漏點(diǎn)產(chǎn)生幾率降低;2）計量分區(qū)建立后，能用數(shù)據(jù)指引檢漏工作，漏損率核算能定量評估區(qū)域漏損情況，根據(jù)分區(qū)夜間最小流量變化情況能快速發(fā)現(xiàn)大漏點(diǎn)，10m³/h以上漏點(diǎn)做到15天內(nèi)發(fā)現(xiàn)并維修，20m³/h以上漏點(diǎn)做到5天內(nèi)發(fā)現(xiàn)并維修。

4?開發(fā)客戶管理與漏損控制系統(tǒng)

4.1 以供水管網(wǎng)GIS圖為依托，建立客戶管理系統(tǒng)。將管網(wǎng)、閥門、用戶和流量計位置及信息全部錄入GIS系統(tǒng)，在計量分區(qū)推進(jìn)的基礎(chǔ)上，建立用戶和分區(qū)的關(guān)系;逐步建立建立管網(wǎng)、閥門、用戶的邏輯關(guān)系，明確閥門對用戶管控關(guān)系;結(jié)合用戶、分區(qū)和流量計的關(guān)系，建立流量計和分區(qū)之間的邏輯關(guān)系。

4.2 以大數(shù)據(jù)為依托，進(jìn)行水量異常分析與報警。漏損控制系統(tǒng)是以計量分區(qū)為基礎(chǔ)將SCADA系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、抄表收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行功能整合，加強(qiáng)各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和分析運(yùn)用。①開展區(qū)域漏損的常規(guī)監(jiān)控，根據(jù)區(qū)域漏損情況和分區(qū)夜間最小流量變化情況指引檢漏工作;②對各分區(qū)實時水量分析預(yù)警，當(dāng)分區(qū)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗值誤差較大或出現(xiàn)明顯異常時，系統(tǒng)能

4.3 以GIS地圖為依托，以流量或閥門的邏輯關(guān)系為紐帶，實現(xiàn)用戶模糊查詢。系統(tǒng)能對區(qū)域停水精確分析，包含：停水用戶、需要關(guān)停閥門、停水范圍等。

5?結(jié)語

2008年-2019年期間，安慶供水將產(chǎn)銷差率從38.86%降至12.50%，取得了較好的成果。漏損率是供水行業(yè)的重要指標(biāo)，更體現(xiàn)了供水企業(yè)綜合管理水平。歷經(jīng)傳統(tǒng)檢漏、分區(qū)計量管理和全面漏損控制三個階段，企業(yè)施工質(zhì)量管理、供水管網(wǎng)運(yùn)維、分區(qū)計量管理、GIS系統(tǒng)管理、管網(wǎng)普查定位、SCAD系統(tǒng)完善、智慧水務(wù)建設(shè)、抄見率等方面得到了全面的提升?？蛻艄芾砼c漏損控制需進(jìn)一步完善，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還需要不斷完善，全市用戶數(shù)據(jù)尚未全部錄入系統(tǒng)，管網(wǎng)和用戶邏輯關(guān)系案尚未全部建立。供水GIS系統(tǒng)需要進(jìn)持續(xù)發(fā)展和完善。1）功能上不斷提升：逐步開發(fā)連通分析， 爆管分析，流向分析，橫斷面分析，碰撞分析、覆土分析等;2）GIS平臺實現(xiàn)從二維到三維平臺的升級;3）加強(qiáng)GIS系統(tǒng)與其他技術(shù)相融合，現(xiàn)階段GIS與CAD、多媒體、通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)融合，下一步實現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR（Virtual Reality）融合。

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