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供水管网漏损控制这样做

作者:杨海燕等  
评论: 更新日期:2024年09月05日

以N市为例,对供水管网漏损现状进行分析,漏失水量在漏损水量中占比为64.3%,计量损失水量占比为0.1%,其他损失水量占比为35.6%,漏损水量主要集中于漏失水量及其他损失水量。从点-线-网-智慧四个维度出发对N市供水管网漏损系统化控制措施进行研究。对于漏失水量,首先对供水管网资料进行收集,通过分析供水管网数据,从点的方面出发,采取调控压力、优化压力监测点的措施;从线的方面出发,采取管道更新的措施;从网的方面出发,采取划分DMA计量分区、计量网络搭建的措施;从智慧的方面出发,采取建设智慧管网体系的措施。对于其他损失水量,采取加大监管、稽查力度,完善管理控制措施对偷盗水量及管理因素导致的漏损水量进行控制。

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。现国内外在供水管网漏损研究中对系统化控制措施的研究较少,本文以N市为例,通过点-线-网-智慧四个维度对N市的漏损系统化控制措施进行研究,对供水管网漏损控制的措施提出建议,为其他城市的供水管网漏损系统化控制提供借鉴思路。

点-线-网-智慧指的是从点线面体四个维度出发,对供水管网漏损控制措施进行研究。点的方面是从供水管网压力点出发,对压力进行分析调控并优化压力;线的方面是从供水管线出发,对供水管线的材质、管径、管龄等要素进行分析,得出需要改造更新的管线;网的方面是从供水管网计量分区出发,实现快速及时的发现供水管网漏损点,确定漏损点的具体位置;智慧的方面是从智慧管网出发,实现对点-线-网三个方面的综合,进行数据的监控。

01 N市主城区漏损现状

2021年,N市城市公共供水总量59877.99万m3,注册用户用水量53359.24万m3,其中注册用户计费用水量50152.32万m3。2021年城市供水管网综合漏损率10.89%。漏损率反映了供水单位的供水效率,这一指标既与技术应用水平、管理精细化程度密切相关,也不可避免地受到供水管网特征的影响和制约。为最大程度减少客观因素影响,科学、公平评定漏损控制水平,本文从居民抄表到户水量、单位供水量管长、年平均出厂压力以及最大冻土深度四个方面设置了修正值,对N市漏损率进行修正值计算。结果显示漏损率标准修正值1.20%,经过计算修正后的供水管网漏损率为10.89%-1.20%=9.69%。

经过修正后的漏损率已经达到一级评定标准,根据供水管网漏损率控制新要求,需要进一步降低漏损率,结合N市漏损水量现状,采取相应的控制措施,有效降低漏损率。对未达到一级评定标准的城市以及达到一级评定标准需要进一步降低漏损率的城市提供借鉴。

02 N市主城区漏损系统化控制措施

通过对N市主城区漏损现状进行分析,对漏损原因进行细化,采取点-线-网-智慧四个维度的措施进行控制,对预期效果进行评估。

2.1 漏损原因分析

参考《城镇供水管网漏损控制及评定标准》(CJJ 92-2016)中的水量平衡表,对N市漏损水量进行统计及计算可得表1。

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根据2021年N市水量平衡分析表绘制2021年N市漏损水量构成图,如图1所示。

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根据2021年N市漏损水量构成图中可以明显看出,明漏水量、暗漏水量以及背景漏失水量在漏损水量中占有较大的比例,占有64.3%的比例,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占有35.6%的比例,表具误差损失水量仅占0.1%的比例,对N市来说,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。

2.2 漏失水量控制措施

2.2.1 供水管网压力点

N市中心城区为狭长地形,水厂主要分布在城市西边,供水模式由西往东经长距离输送,供水线路较长。同时,N位于丘陵地带,城区内各区域地势相差较大,用水点所需供水服务压力存在较大差异性。既有的现状管网材质老旧、管径偏小,管网水头损失普遍较大,现状管网用水点压力逐年下降,随着中心区改造实施带来的人口增加和用水量的提升,存在高峰期水量供应不足和高层户表水压不足的问题。

压力调控即在保证用户正常用水的前提下降低管网的富裕压力,可大大降低管网由于压力过高造成漏失的频率。

选取N市2020年全市用水量最高日9月15日的压力数据作为典型日数据,各时刻管网平均压力变化见图2。管网的用水压力随用水量有明显的昼夜变化,并且有早晚用水高峰,以9月15日凌晨用水量趋于稳定,压力维持在较高值,4:00平均压力最高为34.6mH2O,随着管网用水量增多,压力逐渐下降,22:00管网平均压力最低为18.7mH2O。

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首先对N市进行供水管网压力区域分级。根据《城镇供水服务》(CJ/T 316),供水管网末梢压力不应低于14 mH2O。根据《城市给水工程规划规范》(GB 50282-2016),有条件的城市可适当提高供水水压,满足用户接管点处服务水头28 mH2O的要求,相当于将水送至6层住宅所需的最小水头,以保证六层住宅由城市水厂直接供水或由管网中加压泵站加压供水,从而多层住宅建筑屋顶上可不设置水箱,降低水质污染的风险。因此,将N市压力调控分为4个等级:14mH2O以下、14~28mH2O、28~55mH2O、55mH2O以上。

图3及图4为最高压时段以及最低压时段即凌晨4:00以及夜晚22:00压力调控前水利模拟结果图。由图可知,凌晨4:00进行压力调控前中心部分的管网压力点大部分都小于14mH2O,并且在其他区域存在55mH2O以上的高压区域。夜晚22:00进行压力调控前压力较多区域的管网压力点都小于14mH2O,并且也存在55mH2O以上的高压区域。

通过合理布局区域集中调蓄加压设施、更新压力不足小区的增压设施,使N市主城区供水管网整体压力稳定在14~55mH2O,消除了低于14mH2O的压力不足区域和供水服务压力在55mH2O以上的过高压力区。此外,还可以通过闲时降压的措施对高压力区进行降压。在凌晨1:00~6:00对加压泵站压力进行主动下调,降低出站压力,减少出站流量,降低区域漏损。新建扩建集中调蓄加压设施分布如图5所示。

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图6及图7为最高压时段以及最低压时段即凌晨4:00以及夜晚22:00压力调控后水利模拟结果图。由图可知。凌晨4:00经过压力调控后,压力小于14mH2O的压力点均提升到了14mH2O以上,55mH2O以上的高压区域全部调整到了55mH2O以下,14~28mH2O的压力点占少数,28~55mH2O的压力点占大多数。夜晚22:00经过压力调控后,压力小于14mH2O的压力点均提升到了14mH2O以上,55mH2O以上的高压区域全部调整到了55mH2O以下,14~28mH2O的压力点与28~55mH2O的压力点各占一半。

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。

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