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供水管网漏损控制的DMA分区技术及节水效果
来源:《中国节水》杂志
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日期:2016年05月20日 14:23



供水管网漏损控制的DMA分区技术及节水效果

水联网技术服务中心(北京)有限公司副总裁 王志军


    供水管网漏损控制是一项长期而艰巨的工程。目前,我国因理念认知的不足及技术手段的制约,造成在漏损控制过程中更偏重于“资产更新”,而忽略了更有价值、更具有重要且必要作用的“运行维护”。

注:DMA(District Metering Area)独立计量区域。




    供水管网漏损一直是供水企业面临的难题,一方面由于水量漏损是供水产销差中一项重要的组成部分,严重的水量漏损会导致供水产销差过大,影响供水企业的经营效益和绩效考核指标;另一方面由于严重的漏损引发的安全事故,也为供水安全带来了隐患。

    一、控制供水管网漏损方式
    控制供水管网漏失可以从主动漏损控制、压力管理、维修速度与质量、管线与配套资产管理4个方面入手。近年来,我国着重加大在管网建设及改造方面的投入,一些地方获得大量资金支持用以进行管线的更新替代,极大地改善了管线资产状况,从而大幅减轻了部分供水管网的漏失问题。但是面对我国庞大且布局复杂的供水管网,如果都采取更换管线及配套资产的方式来进行漏失控制,投入将十分巨大,并且实施的难度与时间成本都将成为影响其成效的因素,因此需要更为切实可行、经济可靠的解决方案,实现组织大规模漏损控制的实施。
    漏损是所有供水企业面对的一个永恒课题,因此供水管网漏损控制是一项长期而艰巨的工程。我们可以将这个过程分为前期“运行维护”和后期“资产更新”两个阶段。目前在我国因理念认知不足或技术手段的制约,造成在漏损控制过程中更偏重于“资产更新”,而忽略更有价值、更具有重要且必要作用的“运行维护”。
    “资产更新”的确是解决供水企业漏损问题的一个根本手段,通过更换老旧、破损的管线可以从根本上消除漏水现象。但是“资产更新”不应作为漏损控制的首要手段,因其所涉及的巨大人力物力投入、土建工程量大和实施难度等,更重要的是,在漏损控制时直接进行资产更新并不符合漏失控制过程的开展顺序。而应该首先开展主动漏损控制,充分利用现有的存量资产进行高效管理,改善管线等资产的运行状况,延长管线等资产使用寿命,最大程度发挥现有资产资源的能效与价值。当最不良资产无法再被有效利用时,再考虑采取资产更新的方式对其进行改造,以解决无法控制的漏损。

    二、DMA分区漏损控制分析
    供水管网漏损控制经历了不同的发展阶段,从最初的没有任何控制措施到被动漏损控制,再发展到当前国际上普遍开展应用的基于DMA分区的主动漏损控制。主动漏损控制是现阶段IWA(国际水协)给出的指导漏损控制的一个重要方向,其核心是在获取全面的漏损相关参数数据的基础上,通过监测、评估等技术手段,量化漏损水平,迅速缩小甚至精确定位漏损范围或漏失点,实现对漏损的主动控制。
    主动漏损控制技术在近些年引入我国,国内部分供水公司和专业技术服务公司也进行了不同深度的尝试。通过应用实践,主动漏损控制的作用体现在两方面:一是及时发现新增漏失;二是有效控制存量漏失。与传统通过人工巡检的方式(被动漏损控制)进行漏失控制相比,主动漏损控制在漏失时间以及漏失水量的节约上有着更为全面、显著的影响。在传统漏失控制方式下,当我们感受到因漏水造成管网水压不足或看到漏水渗出地面时,漏失其实已经发生很久。据统计,一个暗漏被发现的时间往往在1年以上,而与此对比在主动漏损控制方式下,一个新增暗漏被发现的时间会大大缩短,通常一个典型的漏失被发现的时间在1周以内。
    在控制存量漏损方面,主动漏损控制通过多种技术手段独立或组合应用能起到更加显著的成效。经验表明,供水管网中近80%的漏失水量源于复杂配水管线中的“跑、冒、滴、漏”,主动漏损控制的目的就是有效控制这些漏点,或准确定位后修复,或在修复经济性不高的情况下,通过技术手段减轻漏失程度。主动漏损控制对存量漏失水量的控制效果受多种因素影响,包括控制策略、压力、管线资产状况等。

    三、DMA分区漏损控制需要把握的几个关键点
    我国地域辽阔,各地之间的供水方式以及供水管理体系都不相同,导致各地的漏失问题都有着各自的特点,不能盲目地采用相同的方式进行控制。因此,主动漏损控制的关键在于根据各地不同的漏失情况,有针对性地制定漏损控制策略,其核心内容包括对漏损相关参数数据的监测、评估,以及量化漏损水平,这个过程中对现有漏损水平的评估是关键点。评估的内容包括管线资产的基础信息;供水压力、流量数据收集及分析;现有明显漏水地方的统计等。通过评估量化现有的漏损水平,找出造成漏水的主要原因,从而决定可采取的漏损控制方式并制定详细的KPI绩效指标,衡量漏损控制的成效。漏损控制技术方案的基本过程包括:漏损控制区域选择、区域基础信息收集、流量及压力等数据监测、评估分析,以及漏损控制方式选择、KPI绩效指标制定、漏损控制成效的总结及验证。

    四、DMA分区漏损控制的节水效果
   近几年,DMA分区技术引入我国,已经在多个城市开展了较为成功的应用。以江苏省H市A区为例,介绍主动漏损控制技术应用过程。

注:MPa(兆帕斯卡)为压强单位,1MPa=10大气压力=10.332公斤/平方厘米)
   1.评估存量漏失
   A区流量评估。夜间最小流量约为7.2立方米/小时,日均流量约15.84立方米/小时左右,MNF流量比45%左右(夜间最小流量/日均流量)。24小时水量约380立方米,其中日间(6:00-24:00)约325立方米,夜间(0:00-6:00)约55立方米,与日收费水量170立方米相比,存在较大的水量差。
   A区压力评估。通过对A区的入口压力以及最不利点的压力进行分析发现:区域入水口日平均压力0.3兆帕斯卡,最高压力可达0.34兆帕斯卡,最低压力为0.26兆帕斯卡左右, 最不利点压力与区域入口压力之间的水头损失在日用水高峰期间为0.1兆帕斯卡左右,夜间0.01兆帕斯卡左右。
    A区评估结论。综合A区的流量以及压力状况,该区域最小噪声分离指标比值高达45%,夜间最小流量值较高,区域日总水量380立方米,与前期调查数据日收费水量相比有一定差值。该区域最高建筑为2层,管网运行压力日均达到0.3兆帕斯卡,超出实际需求值,有足够的压力下调空间。
    制定漏损控制策略。根据评估结果以及综合考虑到A区的现有资产状况,决定实施智能精细化压力控制。通过匹配用水特征,有效降低管网多余压力带来迅速且显著的节水效果。在制定减压策略时,要考虑到匹配用水特征曲线、消防压力要求和投入产出比。
   综合以上因素决定采用两点式压力控制方式,且A区每天5:00-9:00为全天用水最高峰期,用水量大且造成管网中的水头损失较大;9:00-次日5:00用水情况正常,管网中水头损失比较均匀,基本维持在2米以内。因此最终制定的调压策略为:5:00-9:00阀后压力0.24兆帕斯卡;9:00-次日5:00阀后压力0.13兆帕斯卡。
   2.实施效果
   减压策略实施后,居民用水正常无投诉。A区供水压力整体降低约0.15兆帕斯卡,降幅约50%;夜间最小流量降低2.6立方米/时,降低了44%;日节水量约为104立方米,节水27%左右。

    五、DMA分区应用的经济性分析
    漏失控制长期以来是各供水企业的日常工作之一,除了技术手段的可行性之外,经济性也是影响供水企业选择何种漏失控制方式的一个主要因素。DMA分区在我国开展的这几年,通过在不同地域试点,体现了其成效性和经济性。以北京、山东营口、江苏淮安三地通过DMA分区应用成效为例:
    DMA分区等主动漏损控制技术在国外是自上而下地划分完成后就能进行大规模的实施,但在我国应遵循各地不同供水模式和供水管网结构,在有条件的情况下应以地理信息系统(GIS)为依据,最优最简地进行DMA分区的规划,以做精做细一个DMA分区为基本目标,有针对性地制定漏损控制策略,以这样的技术路线进行基于DMA分区漏损控制,在我国供水管网中的实际应用能取得良好的节水效果。



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