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供水管網(wǎng)漏損控制研究和實踐

劉鎖祥，趙順萍，曹楠，劉闊

(北京市自來水集團有限責(zé)任公司，北京100031)

摘要：供水管網(wǎng)漏損是全球供水行業(yè)面臨的共同問題和挑戰(zhàn)。北京是世界上最缺水的大城市之一，為有效減少管網(wǎng)漏損，相對增加供水能力，北京市自來水集團持續(xù)實施精細化管網(wǎng)漏損控制并取得了顯著成效。介紹了集團漏損的基本情況和國際對標(biāo)分析結(jié)果。針對國內(nèi)供水行業(yè)實際情況，提出了對國際標(biāo)準(zhǔn)水平衡表的修正方法并在北京市供水管網(wǎng)中進行了應(yīng)用,重點介紹了集團近年來采取的漏損控制措施及成效，并對下一步漏損控制思路和方向進行了展望。

北京是世界上最缺水的大城市之一，人均水資源不足300 m³，僅為世界平均水平的1/30。由于北京市的快速發(fā)展、人口急劇膨脹以及水資源匱乏等因素影響，用水需求已逼近能力極限。實施精細化管網(wǎng)漏損控制，有效減少管網(wǎng)漏損，相對增加供水能力，既是節(jié)約水資源、緩解供需矛盾重要而可行的手段，也是提高企業(yè)經(jīng)濟效益、保障首都安全供水的客觀要求。

為此，北京自來水集團有限責(zé)任公司(以下簡稱集團)近年來開展了與國際先進水平的對標(biāo)分析、水平衡分析方法等技術(shù)研究工作，在此基礎(chǔ)上制定和推進了各項漏損控制技術(shù)方案的實施,漏損控制取得顯著成效。

1    集團漏損基本情況及對標(biāo)分析

1.1    集團漏損率基本情況

2000年以前，集團漏損率一直控制在8%以內(nèi)。2000年8月實行查表入戶以來，由于總分表誤差導(dǎo)致集團的供水漏損率大幅度上升，集團供水范圍隨城市發(fā)展不斷擴大以及2005年以來實施的一戶一表改造，使居民總分表誤差導(dǎo)致的水量損失進一步增加。近年來，集團持續(xù)加大漏損控制工作力度，漏損率穩(wěn)中有降,漏損率在18%左右。

1.2    國內(nèi)漏損率情況

根據(jù)中國城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會出版的《城市供水統(tǒng)計年鑒》，對2005年以來我國32個省會城市的平均漏損率進行了統(tǒng)計

從總體看，集團漏損率一直低于同期全國32個省會城市的漏損率平均值。此外，國內(nèi)大部分漏損率<15%的城市，查表到戶的實現(xiàn)率比較低，部分城市六層樓以上由物業(yè)統(tǒng)一查表收費，避免了由于總分表帶來的計量誤差。

1.3    國際漏損率情況

根據(jù)相關(guān)資料，全球平均漏損率估計為35%。其中發(fā)達國家平均為15%，歐亞大陸平均為30%，發(fā)展中國家平均為35%。在歐洲國家中，東歐國家漏損率一般為40%，奧地利、德國、丹麥、荷蘭等國漏損率在10%以下，其他歐洲國家漏損率約為17%~32%。美國平均漏損率為22%（2011年），澳大利亞墨爾本漏損率為9.3%（2013年），日本東京漏損率由1965年的18%降至2009年的3%。

1.4    國際對標(biāo)分析情況

①    配水管線的管材特別是支線管材存在差距。集團支線管材大部分是鍍鋅管、鋼塑復(fù)合管；發(fā)達國家支線管材大部分采用不銹鋼和銅質(zhì)管材。例如：日本東京都目前配水干線95%為球墨鑄鐵管，配水支線100%為不銹鋼管。

②    計量范圍存在較大差別。集團大部分居民用戶已實施查表入戶；發(fā)達國家一般以物業(yè)樓宇為管理單位，按居民用戶總表計費。

③    計量設(shè)備和信息采集方式存在差別。集團用戶計量表具大部分為普通機械表（B級表），采用人工抄表方式；漏損率較低的發(fā)達國家用戶計量表具大多為高精度水表（C級表），采用電話報數(shù)方式。

④    漏損評價方法存在差距。國內(nèi)目前僅以漏損率作為漏損控制的評定標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)達國家按標(biāo)準(zhǔn)流程進行水平衡分析，將漏損水量分解為真實漏失和表觀漏損，以利于有針對性開展漏損控制。

2     水平衡分析

2.1    標(biāo)準(zhǔn)水平衡表的修正

我國雖然規(guī)定了漏損率的計算方法及評定標(biāo)準(zhǔn)，但對如何確定各構(gòu)成要素的影響程度，缺乏必要的分析方法。國際水協(xié)在考察了世界各國的供水情況后，根據(jù)供水系統(tǒng)水量平衡原理，制定了標(biāo)準(zhǔn)水量平衡表，清晰地定義了各部分水量，結(jié)束了之前漏損各組成部分不明確的狀況。目前，國際水協(xié)的標(biāo)準(zhǔn)水量平衡表已經(jīng)被很多國家的供水部門采用，并將其作為供水管網(wǎng)漏損控制工作的基本依據(jù)。

由于國內(nèi)外管網(wǎng)運行管理情況存在較大差異，對標(biāo)準(zhǔn)水量平衡表的部分內(nèi)容進行了調(diào)整和細化。一是摒棄了“表觀漏損”這一難以理解的術(shù)語，而將計量誤差單獨拿出來作為一個大項，將竊水、用戶拒查、水表漏立戶等造成的損失統(tǒng)一歸入“其他損失”。二是將真實漏失分為明漏、暗漏、背景漏失和水箱、水池的滲漏及溢流。修正后的水平衡表更符合我國供水企業(yè)運行管理實際情況，且各項概念更加清晰，不容易給人帶來誤解(見表2)。在表2的水量平衡表中，供水總量和收費合法用水量可根據(jù)計量數(shù)據(jù)直接計算，免費合法用水量主要是市政消防滅火及訓(xùn)練用水量，可通過向消防部門收集相關(guān)數(shù)據(jù)獲得。其他免費合法用水量（如管線沖洗等）也可通過計量或估算方式獲得。但在漏損水量的構(gòu)成要素中，真實漏失、計量誤差和其他損失均無法直接計算。

計量誤差是由于各級計量表具之間的計量差值以及水表本身計量性能限制造成的水量損失，前者主要是居民查表入戶后的總分表誤差，后者主要是大用戶水表的計量誤差。通過開展總分表計量誤差實驗以及不同計量精度水表的串聯(lián)實驗，可以得到這兩種因素的計量損失率,從而能夠確定整個管網(wǎng)由于計量誤差造成的損失水量。

真實漏失的估算則非常困難。目前我國一部分供水企業(yè)根據(jù)檢測到的漏點數(shù)量、各個漏點漏水流量和存在時間的估計值來計算真實漏失。一方面，這種方法對各個因子的估計值存在很大誤差，導(dǎo)致最終計算結(jié)果誤差也很大。另一方面，該方法僅僅考慮了已經(jīng)檢出的管網(wǎng)漏點，實際上任何管網(wǎng)總是會存在很多未能檢測到的漏點。檢出的漏點越多，計算結(jié)果越接近于客觀存在的真實漏失，但同時也會給人一種“檢漏越多，真實漏失越多”的錯覺。

盡管竊水、水表漏立戶等其他損失的水量也無法直接獲得，但供水企業(yè)可根據(jù)實際情況進行估算，并且其他損失水量占供水總量的比例較小（一般約為供水總量的1%~3%），估算結(jié)果存在的誤差對水平衡分析結(jié)果影響較小。因此，在進行漏損水量構(gòu)成要素的計算時，應(yīng)將真實漏失作為計算的最后一項，用漏損水量減去計量誤差和其他損失估計值之后得到。

2.2    計量誤差實驗研究

按照用戶特點，對平房院、居民樓和單位用戶（也稱大用戶）三部分分別進行計量誤差分析，以確定各部分計量誤差的影響程度。

大用戶水表計量誤差，由于計量技術(shù)及成本因素，出廠水計量一般采用精度為0.5%的流量計，用戶計量采用B級普通機械水表，精度為2%~5%，由于始動流量及精度差異，不可避免地會產(chǎn)生計量誤差。根據(jù)水表口徑、月均用水量和用水特性的不同，選擇具有代表性的大用戶開展精度較高的C級表與目前在用的精度相對較低的B級表的串聯(lián)實驗。通過對實驗結(jié)果的比較和分析，得出集團目前在用的DN40以上大口徑水表計量誤差率平均為4.32%。

總分表計量誤差：通過對一戶一表改造后的平房院以及居民樓房總分表計量差額的調(diào)查研究，一戶一表改造后平房院總、分表的計量差額率為8.01%。查表入戶后居民樓房的總、分表計量差額率為14.36%。

根據(jù)上述實驗結(jié)果和各部分用水量占總用水量的比重，即可計算各部分計量誤差對漏損率的影響程度。

3    漏損控制主要措施及成效

3.1    加大管網(wǎng)改造力度

2003年以來，不斷加大實施管網(wǎng)消隱改造、一戶一表改造、內(nèi)噴涂等改造力度，使管網(wǎng)狀況顯著改善，幾年來平均管齡一直維持在18~19年，管網(wǎng)處于相對穩(wěn)定運行期，有效降低了管網(wǎng)漏損。

3.2    主動消除管網(wǎng)隱患

建立管網(wǎng)隱患綜合檢測機制，通過管網(wǎng)漏失預(yù)警系統(tǒng)，結(jié)合傳統(tǒng)聽漏技術(shù)，提高管網(wǎng)隱患主動檢出率。2013年管網(wǎng)破損隱患主動檢出率達到了近70%，近年管網(wǎng)事故持續(xù)以15%的比率下降。

3.3    實施管網(wǎng)精細化管理

3.3.1    分區(qū)調(diào)度

分區(qū)調(diào)度是指結(jié)合水廠分布和自然地面高程，將供水管網(wǎng)分為幾個相對獨立的供水區(qū)域，對每個大區(qū)通過調(diào)節(jié)和關(guān)閉管網(wǎng)現(xiàn)有閥門，分別實施供水調(diào)度并分別調(diào)控供水壓力，從而達到整個管網(wǎng)經(jīng)濟運行的目的。在保證滿足有效需求的前提下，對西南部田村山、東北部孫河和五廠供水區(qū)域采取相對獨立的供水調(diào)度，實現(xiàn)了“一張大網(wǎng)、三個區(qū)域”的供水調(diào)度格局。

3.3.2   區(qū)域控壓

區(qū)域控壓是指對供水量>10×10⁴  m³/d且相對獨立的地區(qū)，采取關(guān)閉現(xiàn)有閥門、在區(qū)域入口增設(shè)壓力控制閥等措施形成獨立的供水區(qū)域，并根據(jù)用水情況實施壓力調(diào)控。目前已累計建成望京、回龍觀、亦莊等6個壓力控制區(qū)。

3.3.3   小區(qū)計量

小區(qū)計量是指以獨立計量區(qū)（DMA）技術(shù)為管理手段，將管網(wǎng)終端用戶分割成封閉、相對獨立的供水區(qū)域。目前已完成寶盛里、馬連洼梅園等25處DMA試點區(qū)域建設(shè)，實現(xiàn)了區(qū)域漏失水平的量化評估和新增漏失的快速預(yù)警，并對壓力較高的小區(qū)進行壓力控制。

3.4    強化計量管理和營銷質(zhì)量控制

①    將各水廠配水泵機組及主要干管，全部安裝了精度等級為0.5％的管道式電磁或超聲波流量計并定期進行校準(zhǔn)。

②    為減少表具計量誤差導(dǎo)致的水量損失，將月均用水量>1 000 m³的大用戶水表更換為高精度水表或電磁流量計并實現(xiàn)無線遠傳。

       ③        開發(fā)營銷業(yè)務(wù)移動網(wǎng)絡(luò)工作平臺（手持抄表系統(tǒng)），規(guī)范營銷業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)營銷業(yè)務(wù)全過程的監(jiān)督控制。

④    建立完善由班組互查、分公司抽查、稽查抽查組成的三級質(zhì)量控制體系，開展了施工臨時用水、洗浴用水、綠化和道路澆灑用水普查，加大對私接、偷竊水及欠費的收繳力度。

4    進一步開展漏損控制的思考

4.1    構(gòu)建管網(wǎng)實時監(jiān)測管理系統(tǒng)

完善管網(wǎng)壓力、流量、水質(zhì)的動態(tài)收集與管理，建立可監(jiān)、可控、可分析、可管理的管網(wǎng)實時監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)真實漏失和管網(wǎng)竊水的及時監(jiān)測和評估。

4.2    建設(shè)計量傳遞和責(zé)任考核管理體系

在建立從源頭到龍頭的全過程計量傳遞體系基礎(chǔ)上，劃分漏損責(zé)任考核區(qū)明確責(zé)任部門各自承擔(dān)的漏損控制任務(wù)，通過激勵約束機制，形成漏損控制指標(biāo)逐級傳遞和共同承擔(dān)的責(zé)任考核管理體系。

4.3    充實計量管理、漏損管理和營銷服務(wù)隊伍

①    整合計量管理體系與管理程序，研究從源頭到用戶不同屬性的計量要求，形成一支計量方案選擇、設(shè)計、管理、跟蹤維護、校驗、故障及周期更換為一體的計量管理隊伍。

②    培養(yǎng)熟練掌握各種漏損控制技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)人員，培養(yǎng)漏損查找定位的技術(shù)工人，形成一支高效的漏損控制管理隊伍。

③    以質(zhì)量控制為中心，以“應(yīng)收盡收、應(yīng)查盡查”為目標(biāo)，形成一支高質(zhì)量的營銷服務(wù)隊伍。

4.4    繼續(xù)開展漏損控制技術(shù)的研究和應(yīng)用

依托“十二五”水專項，針對漏損控制過程中普遍存在的關(guān)鍵、共性問題進行系統(tǒng)研究，提出適用于我國供水管網(wǎng)情況的水平衡分析方法；繼續(xù)開展壓力控制、DMA、管網(wǎng)水力模擬等技術(shù)研究，形成綜合性產(chǎn)銷差管理指南。

5    結(jié)語

通過構(gòu)建1個系統(tǒng)（管網(wǎng)實時監(jiān)測管理系統(tǒng)）、建設(shè)2個體系（計量管理和漏損目標(biāo)責(zé)任管理考核體系）、充實3支隊伍（計量管理隊伍、漏損管理隊伍、營銷服務(wù)隊伍）、應(yīng)用4項技術(shù)（水平衡分析、壓力控制、DMA、管網(wǎng)水力模擬）等技術(shù)和管理措施的實施，進一步推進漏損控制的精細化和智能化，實現(xiàn)節(jié)能降耗和管網(wǎng)優(yōu)化運行。

（本文發(fā)表于《中國給水排水》雜志2015年第10期“述評與討論”欄目）