浅谈我国供水管网漏损控制研究进展

摘要：城市供水管网漏损是供水行业普遍存在的严重问题，漏损不仅浪费了宝贵的水资源，而且还使供水企业蒙受巨大的经济损失，甚至造成严重的社会问题。本文叙述了我国供水管网漏损控制的研究进展，介绍了我国DMA技术控制管网漏损、压力控制管网漏损以及管网漏损预测的研究。

关键词：管网漏损；DMA技术；压力控制；漏损预测

Abstract: urban water supply network leakage is water industry widespread serious problems, the leakage not only waste precious water resources, but also make water supply enterprise suffered huge economic losses, even cause serious social problem. This paper describes the our country water supply network leakage control research progress, introduces the technical control network in China DMA leakage, pressure control pipe leakage and pipe leakage prediction research.

Keywords: pipe leakage; DMA technology; Pressure control; Leakage forecast

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

近年来，我国越来越多城市建立了给水管网SCADA系统、GIS系统、计算机管理系统、营业收费系统，实现了动态管理。有的城市还配备了一定数量的管网检漏设备，加大了管道漏损的检测力度，变被动检测为主动检测，对降低漏损水量，提高供水效率取得了一定的成果，为推动全国城市供水管理和提高漏损控制的水平起到了示范作用。同时，国内各高校及研究单位也加强了对给水管网漏损控制方面的研究，并且不断在实践中探索以强化研究的成果。

1 DMA技术控制管网漏损的研究

上海市自来水公司是国内较早开始进行分区改造的水司，主要是由于整个城市供水规模随着经济发展扩张迅速，现有的管理已经显得跟不上实际需求，因此为改善管理，提高效率，从1999年开始依据城市中的两条主要河流(黄浦江和苏州河)将原来的一个自来水公司划分为:市北、市南、浦东和闽行四个分公司，并单独成立了一个原水公司，其中以市北自来水公司的供水能力最大。四个分公司所管辖的管网之间通过电磁流量计双向计量流量，与供水水厂之间也同样通过两个相互验证的电磁流量计计量水量，并作为相互之间的费用核算依据。分区的初衷是为了满足划分四个行政公司的计量核算管理需要，但客观上起到了划小计量区域，控制产销差的效果，也是无形中运用了DMA技术，为后来的管网检漏预留了基本的条件。每个分公司下设若干供水管网所，以市北公司为例，其下辖三个所，每个所分区负责相应管辖范围的管网管理、抄表和收费。三个所之间用DN300的管道相互连接，并且在连接管道上设置可以双向计量水量的水表，作为区域内与区域间水量核算与校核的基础。这种首先大区域划分供水区域，然后再划分的思路是典型的DMA分区技术，也是目前最有效的管网漏损控制的方法之一。当然，为了更加有效的控制管网漏损，在这个再分区的情况下还可以继续划分成更加小区域的分区，以最大程度的达到控漏的目的。但是由于上海水司目前各方面的设备和技术有段尚有欠缺，还没有继续往下分区。

此外国内其他水司也在DMA技术方面进行了探索，如深圳市水务集团主要按照行政区域将供水区域划分为6个分公司，包括上步、福田、罗湖、南山、西丽和盐田分公司，其中盐田分公司由于同其他五个分公司之间有梧桐山相隔，有独立的水厂和管网，其他5个分公司：东湖水厂主要服务于罗湖区；笔架山水厂主要服务于罗湖区和福田区；梅林水厂主要服务于福田区；大涌水厂主要服务于南山区。各水厂出水与管网之间通过流量计计量水量，由于水厂本身并不独立售水核算，所以出厂计量更主要只是作为总公司比较所购原水的水量计量是否准确的一个参考。每个分公司只是负责将各分水表所记录水量的水费回收，并不与本公司所辖管网总水量对比，也无法对比，因为分公司管网之间并无计量。每个分公司下设3-4个供水管理所，负责查表、收费、巡查及回访。其中每个管理所下分若干“片区”，作为收费控制单位。也没有实现国外真正意义上的“分区管理”。

在各个水司自行进行漏损控制的探索的同时，国内的专家学者也积极的从理论上研究DMA技术。北京大学周玉文[1]提出应综合考虑区域计量分区原则、压力分区原则、管理分区原则等三种原则进行分区规划的新思路，并对一大城市的供水管网系统划分为6个管理分区。为了预测分区改造后对供水管网的影响，对分区改造后的管网进行了模拟分析。北京工业大学吴珊[2]等介绍了在特定区域内进行供水管网漏损实证研究，并通过所获得的实验数据的分析，得出区域供水漏损资料，据此管网漏损进行评价。其区域装表示意图如图1所示。

同济大学俞锋[3]对区域供水管网漏失水平评价方法做出了阐述，并给出不可避免漏水量的计算方法：

URL=K1×Lm×P×Per×T+K2×Ns×P×Per×T(1)

式中:URL---不可避免漏失水量；

K1---配水管线漏失系数；

K2---用户连接管漏失系数；

P---小区平均服务压力；

T---管网使用率；

Ns---小区连接管数量；

Lm---小区管线长度；

Per---进行水量平衡分析的时间周期长度。

图1 试验小区装置示意图

2 压力控制管网漏损的研究

林守江[4]指出对管网压力的控制可以有效的避免管网中不必要的高压出现，进而减少爆管事故的发生来降低漏损率，并介绍了压力管理的概念与实现方法。周建华[5]等人利用实验研究配水管网压力与漏水量的关系，试验结论认为漏水量与压力成指数关系，指数区间在0.5～1.5之间。

耿为民[6]提出优化控制阀门的位置以及开度的混合离散非线性最优化数学模型，模型的目标函数是以漏水量全局漏水量之和最小，表达式为：

(2)

式中:QSǔ---节点i，j间管段漏水量，m³ /s；

R---所有管段两端节点的组合。

并利用遗传算法求解。实现了对管网输配水范围内的压力控制阀门位置和开度的优化调度及管理，并用算例进行了模型校验。

同时以城市居民生活小区给水管网为例，说明管网控制前后管网漏损的变化，提出阀门控制最优个数的概念。

3 管网漏损预测的研究

无论是采用何种管材、何种施工方式、何种维护和养护方法，给水管网都会不可避免的发生漏损。因为城市给水管网随这改革开放不断的庞大化、复杂化，而且管网漏损的影响因素纵多，所以在很多的情况下很难对漏损与其影响因素之间进行量化分析。此外，凡事预先想到和预先采取措施比事后弥补要好得多。因此，国内很多人都对这个方面进行了研究。

连鹏[7]则认为如果供水企业进行管道检漏检测的周期过长，月平均漏水量经济损失就会增加，周期过短则检测费用就会过高，费用效益比就不明显。因此他提出来在经济漏损率的目标下采用经济检漏周期，以达到年平均漏损总费用最低。而各种费用对检测周期的变化如图2所示。

经过研究，作者得到了最佳漏损检测周期的公式，并给出了漏损总费用函数的导数随检测周期的变化曲线(如图3所示)。

预测供水管网的爆损发生情况是进行管网爆损控制的基础，可为管网维护、管道更新决策提供依据。北京工业大学张羽运用多元线性回归以及人工神经网络BP算法预测管道可能发生的爆损时间，可以更好地判定管道在将来的运行状况，提高管网检漏工作的预见性，并以此制定科学的预防性对策。

4 结束语

由以上的国内研究表明给水管网漏损预测模型的建立，不仅在预测给水管网漏损的未来变化趋势上有较高的精度，而且可为漏损控制、管网维护检修等方面的分析提供基础数据，有利于管网的维护和改造，对有效地控制管网漏损、节约水资源具有重要的指导意义。

参考文献：

1 周玉文,刁克功,吴珊等.城市供水管网分区初步研究.供水管网信息化管理与检测技术应用研讨会论文集[C].北京:中国建筑工业出版社,2005:213-221.

2 吴珊,王维燕,花文胜.供水管网区域漏损率实证研究[J].给水排水,2006,32(12):13-16.

3 俞锋.区域供水管网漏失水平评价方法[J].中国给水排水,2004,20(1):31-33.

4 林守江,沈钢,彭慧.供水管网的泄漏及压力管理[J].中国给水排水,2006,22(18): 86-88.

5 周建华,曲世琳,赵洪宾.配水管网压力与漏水量关系试验研究 [J].给水排水,2001,31(8):94-97.

6 耿为民.给水管网压力调节阀门优化控制[J].给水排水,2006,32(2):95-98.

7 连鹏.城市供水管网漏损控制方法研究[D].天津:天津大学,2005.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。