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供水管网漏损控制攻略(上)--第三届IWA中国漏损控制高端论坛精彩内容分享
来源:搜狐新闻发布时间:2020年07月28日

2019年9月25日~27日,由IWA国际水协会中国漏损控制专家委员会和中国土木工程协会水工业分会联合主办的第三届中国漏损控制高端论坛在上海成功召开。

论坛邀请了国内外供水管网漏损控制领域的专家和学者进行了20个主旨报告,分享和交流了国内外漏损管理的先进理念、技术与成功案例,对这些技术和经验在国内的实践与推广进行了深入的讨论。本周IWA微信公众号将继续带大家回顾第三届中国漏损控制高端论坛中的精彩内容。

一张表的思考

比准确填写出水量平衡表更重要的是思考“水”去哪了?了解“水”去哪儿了,进而才能制定和落地精准的降漏方案。

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图1.水量平衡表(源自王圣的报告)

同济大学陶涛的报告中提到,普遍经验认为真实(物理)漏失与表观(计量损失、其他损失)漏损的比例约为6:4,真实漏失中干管漏失与小区支管、水池水箱三部分贡献的比例约为3:2:1;表观(计量损失、其他损失)漏损中计量误差与非法用水的影响比例约为1:1。

真实漏失全攻略:压力管理(稳定的运行、对压力的精确把控);主动漏控(原因分析、对症下药);资产管理(选择好的管材与施工技术、确定管网改造的优先级);高效维修(快速维修、保证质量)。

表观漏损全攻略:增加计费计量用水量;水表管理(水表选型恰当、水表安装正确、维持水表良好运行);抄表管理(人工抄表准确、远传表抄表准确和数据传输正常);数据管理(数据质量探查、分析过滤错误);打击非法用水(监督与稽查、流程管理),规范用水秩序;客观准确统计免费用水量,逐步按计划降低计量损失等。

构建分区计量体系

分区计量是控制漏损的重要“法宝”。但分区计量的实施要考虑多方面的因素,譬如,会不会影响双路供水的安全性?会不会影响水质?选择怎样的流量设备?性价比是否合理?分区后怎么管理?

深圳市拓安信计控仪表有限公司詹益鸿总结了多个国内DMA的建设案例经验,认为漏损控制应计量先行(从贸易计量到考核计量),分区计量管理工作在全流程过程开展中(从实施前的摸排,到实施中的解决,再到实施后的运营)可以产生更多的额外附加收益,有助于供水企业在管网漏损控制、表务规范管理、优化资产管理等方面提升管理水平及经济、社会效益。

陈书云分享的分区建设经验强调,分区计量可以通过自上而下或自下而上的路线实现,也可以根据供水格局、供水管网特征等实际情况,采用两者相结合的路线。不同的路线能够产生不同的数据结果,对于漏损控制的效果也会有所不同。水司应在分析现状后,根据人、财、物等资源情况,采取适合的分区路线。

陈书云分享了上海闸北供水分公司的实践经验:

  • 供水管网漏损的主要问题是发生在居民小区内部的管道,通过大规模DMA的建设实现对居民小区的重点监控管理是非常有效的措施;
  • 前期通过更换高精度大用户水表、提升计量售水量及规范用水管理,能够快速降低漏损,但真正可持续降低漏损的方式是漏失水量的控制;
  • 漏损控制进入攻坚战阶段后,需要不断扩大DMA的覆盖率,其带来的快速发现、及时修复的节水效益对漏损的影响占比将越来越高。

上海城投水务的李辰晨认为,分区管理并不局限于多级分区管理。漏损敏感区块的建立和管理具有更高的“性价比”,更加适合作为水司建立区块化管理体系的起点。

刘友飞介绍,得益于分区管理,绍兴水务致力于打造三大分区模式:分区控压、分区计量、分区预警。

  • 分区计量:通过流量监控,实时监控大管道大漏点的**,精准查找小管道的小漏点。
  • 分区控压:合理调度供水管网压力,确保管网平稳安全运行,减少管网存量漏损。
  • 分区预警:管网上布设传感器,缩短管道漏点感知及定位时间,提高人工检漏效率、降低成本,避免人工检漏容易发生的盲区,降低管道小漏变成大漏的概率,促进人工与技术检漏无缝衔接,实现保安全与控漏损双管齐下。

郭姣介绍了深圳水务构建的三大层次、二大主线的分区计量体系,紧密结合业务的需求执行分区计划。

大型分区主要配合组织架构,与分公司管理分区一致,用于产销差率考核。整体把握管网优化运行和精准产销差率指标过程控制。主要的参数信息:厂级压力管理、市政管道爆管感知、关键绩效指标以及产销差、自用水率、平均压力等数据指标。

中型分区的划分实施根据实际情况逐步开展,充分考虑道路开挖等外界因素。

小型分区,目前已有900余个DMA,3000余块远传大表掌握50%以上的售水量,重点进行数据分析及业务的精细化闭环管理。主要的参数信息:日产销差分析、小区DMA分析、维修及时率、探漏效率等。

图2.计量及监测体系建设(源自郭姣的报告)

王圣分享了上海城投水务供水分公司辖区分区计量体系的建立。区域面积1034平方公里,DN100及以上供水管网长度约13000公里,建立了四级计量分区:

  • 一、二级计量分区:更好的实现基层单位的绩效考核,依据管理架构划分一、二级计量分区,即11个一级计量分区(管理所)、36个二级计量分区(管理站)。在制定考核指标上需要细节管网材质,居民与非居民用水占比等因素。
  • 三级计量分区:3500个路格,一个路格可能包含一个或多个DMA小区、学校、医院、商务楼和沿街商铺等用水主体,将他们统称为客户用水系统(Customer Water Supply,CWS)。通过考核表可以监控DMA小区内的用水情况,通过信息化系统查询,供水服务代表可以定期重点巡检有疑问的DMA区域和非DMA的CWS区域。
  • 四级DMA实现漏损的精细化控制,通过安装考核表监控小区的最小夜间流量,据此采取措施降低物理漏失,同时做好考核表配对工作,分析解决表观漏损。

在日常管理中,分区计量数据的处理非常关键。云瀚科技鄞衡的报告介绍了分区水量的统计计算案例,提示我们在处理分区数据时的三个关注点,应该有针对性地完善或者采取一定的算法进行估算。

  • 表计和通讯问题会影响数据正确性;
  • 表的区域配对关系要正确;
  • 数据上传时间有先有后,需要做估算。

图3.分区计量中的数据问题(源自鄞衡的报告)

压力管理

压力管理投入产出性价比高,但同时其操作难度级别和技术要求也比较高。在实际应用时,还可能会引起服务投诉、消防压力不足等问题,也容易受到各种客观条件的限制。因此,压力管理是一项复杂度较高的工作。

图4.压力调控的作用与风险(源自陈璜的报告)

上海城投水务和厦门水务集团有限公司(以下简称厦门水务)都有在大规模复杂管网上实施压力调控的案例分享。上海城投水务的吴潇勇从技术应用的层面分享了压力调控的经验,厦门水务的陈璜从落地实施的软视角全过程展示了压力调控的案例。

图5.实际案例中压力控制的作用(源自吴潇勇的报告)

上海城投水务的压力管理案例展示,实施压力前后,压力降幅与水量减少的幅度线性相关,夜间最小流量平均降低近20%。

上海城投水务采用的压力调控实施步骤为:建立微观水力模型--优选入口--输配分离--安装调流阀--稳压供水--运行监控。其中的关键点包括:

  • 根据微观水力模型模拟和实际条件,缩减、优化配水管网的供水入口,实现输配分离,以减少输水管网运行调度对配水管网的影响
  • 阀门对压力的影响在不同时段差异明显。供水低谷时,阀门影响压力0.4-0.7m,整体区域差异不大;供水高峰时,阀门对压力的影响,随区域不同位置变化较大
  • 建立压力管理的配套运行制度:管网调度运行规程、管网阀门操作规范、爆管应急预案、主要水源管道失效预案、水质事件应急预案
  • 确定运行监控参数:管网压力、屋顶水箱液位、管网水质
  • 阀门设施实现在线控制必须重视网络安全

此外,厦门的案例还强调了压力控制的重要前期工作——管网排气,在实施压力调控的前期,应确保管网内的空气尽量排尽,因管道内积气会发生背压现象,限制减压效果。

管网检漏

管网检漏与修复是最直接减少漏水量,降低漏损率的方法。检漏的工作是与时间赛跑,目标是更早的、更快的发现更小的漏水点。

管网检漏的发展历史

宁波东海集团有限公司的林森在其报告中介绍了管网检漏的大致发展历史,可大致分为六个阶段。

图6.管网检漏的发展历史(源自林森的报告)

  • 1949年之前:听漏以实心铁钎、听漏饼及美国的真空管漏水声音放大器为主。
  • 1950~1960年代:引进苏联的技术听漏技术及出现使用晶体管听漏仪。
  • 1970~1980年代:听漏以机械听音杆为主,同时开始管道测流测压。
  • 1990年代:听漏扩展使用电子听音杆、听漏仪、相关仪、探地雷达,使用小型区域计量,用区域装表法和区域测漏法,通过夜间最小流量发现漏损。
  • 2000年代:听漏扩展使用漏水记录仪,使用小区、门栋、用户三级水平衡计量,对夜间流量异常的门栋进行查漏和分析。对干管进行测流和测压,绘制压力等压线图。使用增压泵站来均衡供水压力,从而减少漏损和爆管。
  • 2010年至今:综合性的漏损控制管理,引入DMA分区计量管理、引入国际水协会无收益水量管理方法、中国修订《城镇供水管网漏损控制及评定标准》,大规模使用区域装表法和区域测漏法。
  • 漏损修复工作对供水量下降的影响

漏水点的检测与修复是一项长期工作,“早投入、早受益”,随着修漏工作的不断深入,其成效越来越明显。王圣的报告分析了各部分水量对漏损率下降的贡献值,从2014年至2018年,上海城投水务的漏损率累计下降了8.49%,其中计量售水量的贡献度为1.40%;非计量售水量的贡献度为1.45%;供水量下降(漏失减少)的贡献度为5.64%,供水量的贡献度中又以街坊管网漏失治理为主。

图7.上海城投水务漏损率下降的主要贡献来源(源自王圣的报告)

漏水点高发位置

漏水点高发的位置在哪里?上海城投水务、厦门水务均做了详细的统计分析。

漏水点喜欢藏匿在管道与设备的接口处、管道三变(变径、变材、变向)处、老旧管道、高危管道。王圣的报告提示我们要关注非常隐蔽的漏水发生点——屋顶水箱的溢漏、水箱和水池。

漏水点发生在街坊管道的比例最高,街坊管道:道路=2.64:1(上海城投2015~2018年的统计数据)。

在厦门,漏水点发生在小于DN100口径的概率最大,约占76%。DN100及以下口径的管道,塑料及镀锌管漏水频繁,多表现为接口断裂和管道腐蚀穿孔;DN100以上口的管道,灰口铸铁管漏水点比例大,多为接头漏水、管身断裂;钢管防腐失效漏水、PE管道接口漏水也占有一定的比例。

图8.厦门水务管网漏失构成(源自陈璜的报告)

定位漏水点

目前,普遍采用的漏水点定位方法为人工巡检定位,复杂条件下的漏水点定位可采用相关仪、SAHARA巡检技术等。

三步组合法漏水点定位

上海城投水务的李辰晨通过华夏东路DN1000管发现漏水的案例,介绍了漏水点查找的组合法——供水量、压力、定位三步组合法的主动漏损监控体系。

  • 通过日供水量监控,发现异常数据,进而产生漏水警觉。压力方面,一条管道上出现异常压力坡降,两个压力点压力值偏差0.036MPa (从0.251MPa降至0.215MPa),确认有漏损。
  • 为了确认漏点位置,再选取六个测压点,找到梯度最大的两个点,认为漏点在两个点之间。
  • 管道埋深1.3米,声音信号弱。因此采用SAHARA技术,采集管道内部视频与音频信号,最终发现是法兰密封圈断裂,造成一个较大的漏损量。

图9.管网漏点的检测案例(源自李辰晨的报告)

漏点噪声定位探测仪

随着通讯技术的稳定发展,漏水噪声定位探测仪更为广泛地应用在管道漏水探查。它的优势包括:安装不破坏管道,可固定或移动安装在管道附属设施上;实时监控管道的噪声数据,可以实现重要管线和薄弱节点长期监测;大数据系统平台可以完成噪声收集和机器学习;减少检漏盲区、缩短巡检周期、释放劳动力等。

图10.绍兴水务主动控漏案例(源自刘友飞的报告)

苏州市自来水有限公司(以下简称苏州水司)的张雪提醒大家在使用漏点噪声定位探测仪时,需要依据现场情况判断其收集的声音类别,甄别声音是真实的管道漏水声,还是用户端室内管道漏水、电表电流声、其他外部噪音等,建议采用仪器多探头联用,避免误判;初步预判探漏间距最好不要超过250~300米;考虑安全性,优先用于监控大口径管道或者交通繁忙的道路下管道的漏水情况。

未完待续

关注第十届IWA漏损大会(IWA Water Loss Conference 2020)

两年一次的IWA漏损大会是全球规模最大的管网漏损国际专业会议,在IWA中国漏损控制专家委员会的努力推动下今年将首次来到中国。

第十届IWA漏损大会(IWA Water Loss Conference 2020)将于11月8日-11日在深圳举行。本届大会以“管网漏损,智慧管控 (Smart Solutions for Water Losses)”为主题,将传承IWA该系列旗舰会议的特色,坚持会议内容的国际化和专业化,届时众多国外专家将参与大会,与国内的专家同行一起分享经验,碰撞思想。在延续传统的同时,线下实体会场+线上云端平台的结合将给大会带来创新。突破传统展会陈列式展示和论坛研讨模式,我们将打造集形式多样、内容丰富、互动性等特点为一体的漏损大会:例如大会将建设漏损大会云平台,打造“云上漏损展示厅”,通过建立专属页面、搭建虚拟展位和洽谈间、打造云端会议室等方式,为参展商提供更多机会;对于报名参加现场会议的国内参会人,我们将邀请国内专家,对海外发言人的英文报告做中文的分析解读,并与现场观众答疑互动,帮助国内同行全面深入地了解国际前沿技术与管理创新。

大会现已开放报名注册。在2020年7月31日前报名大会可享受注册费优惠(early-bird registration),欢迎管网漏控管理领域的企业、高校及科研机构代表踊跃报名参会。任何疑问,可联系大会秘书处咨询详情。

大会官网注册报名:https://www.waterloss2020.org/cn/index.html

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