城鎮供水管網漏損監測與控制技術及應用

張土喬，邵煜*

（浙江大學建筑工程學院，杭州 310058）

“國家重點研發計劃”

城鎮供水管網漏損監測與控制技術及應用

張土喬，邵煜*

（浙江大學建筑工程學院，杭州 310058）

圖1 項目技術路線圖

中國近年城市供水管網平均產銷差率達到17.9%左右，部分城市甚至超過25%，全年漏損量相當于南水北調中線工程全年調水量。如何有效控制漏損，提高供水效率是社會發展迫切需要解決的問題。但目前國內外針對供水管網漏損監測與控制仍未能形成標準化和體系化的理論、技術及裝備，尤其是我國城鎮化發展水平參差不齊，管網漏損形態與主導因素各異，導致管網漏損監測與控制在很長時間內呈現以人工被動檢漏為主、技術措施分散、普遍缺乏先進理論指導、核心設備依賴進口、技術體系不完善等現狀問題。為解決城鎮供水管網漏損監測與控制的技術問題，2016年7月，國家重點研發計劃“水資源高效開發利用”重點專項“城鎮供水管網漏損監測與控制技術及應用”項目正式啟動。項目技術路線（如圖1所示）為：以智慧化漏損控制為核心目標，以智能數據分析與診斷（軟件）和智能設備監測與控制（硬件）為兩大核心手段，借鑒重大疾病檢測→診斷→治療→控制→康復的全過程技術體系，突破供水管網的漏損監測預警→漏損區域識別→漏點精確定位→背景漏損控制→持續健康管理等關鍵環節的核心技術和設備，形成管網漏損問題的全流程診斷控制技術體系。

該項目由浙江大學主持，同濟大學、哈爾濱工業大學、湖南大學、中國計量大學、中國水利水電科學研究院、南方閥門股份有限公司、珠華水工業科技開發有限公司、杭州綠潔水務科技公司、廣州市自來水公司、杭州市水務集團、衡陽市水務集團、浙江云和縣供排水公司等13家單位共同參與，項目負責人為張土喬教授，開展時間為2016年7月至2020年12月，專項經費2700萬元。項目圍繞目前城鎮供水管網漏損探測精度差、漏損控制技術粗放和效率低下的問題，重點突破漏損監測預警、主動控漏、精準定位、壓力管理、優化維護、平臺研發6個方面的技術難題，擬開展以下研究：

（1）城鎮供水管網漏損監測預警技術與設備研發

開展供水管網漏損監測網絡優化布局研究。研究確定各類監測設備及其組合對于管網漏損監測的效能，優化監測點位置和數量，提出監測設備選型與優化布置指導原則；研發供水管網滲漏與爆管監測與預警平臺。構建管網監測數據采集與分析系統，利用大數據挖掘技術偵測異常事件，提取漏損與爆管特征，對突發漏損和爆管進行預警。

（2）城鎮供水管網漏點輔助定位技術及設備研發

研發基于瞬變流的漏損定位技術及設備。重點研究利用瞬態壓力波在漏損管網中的時頻特征與衰減規律定位漏損點，開發低強度瞬變流動激發器、復雜管網瞬變流漏損拾取器等設備；研發基于光纖傳感的漏損定位技術及設備。研發基于振動噪音信號的漏損定位技術及設備。通過多種信號融合，改進傳統的基于振動噪音單信號定位漏損的精度和效率，研發便攜式多探頭漏損定位儀。

（3）面向漏失控制的城鎮供水管網壓力管理技術研究

開展面向漏失控制的城鎮供水系統供水壓力優化調控研究。通過供水泵站、二次泵站、閥門聯調聯控技術和必要的管網局部改建方案，動態優化供水路徑和管網整體壓力分布。研究基于壓力分區的供水管網區域壓力調控技術。研究大規模復雜管網的壓力分區方法、調壓控制設備的布置優化技術、壓力調控方式。研發閥門與壓力、流量等傳感器的集成，閥門的水力自適應控制機制，研發智能調壓閥門、爆管自動關閉閥門。

（4）城鎮供水管網優化維護模型及其技術研究

開展供水管網運行狀態診斷評估方法研究。主要研究供水管網健康度評價指標體系和風險綜合評價方法，以及評價指標值的獲取方法，包括相關的無損檢測設備的研發。開展供水管網優化維護決策支持系統研究。以管網健康評估和風險評價為基礎，以提高供水安全保障和經濟性為目的，建立優化維護模型，開發管網優化維護決策支持系統。開展供水管網智能管材研發及其維護技術研究。

（5）給水管網智能漏損監控平臺開發與示范

一是研發城市管網系統綜合應用與管理平臺，綜合管網模型、地理信息系統（GIS）、數據采集監督系統(SCADA)，建立以運行調度、管理為中心，集建模與優化調度為一體的系統平臺。二是選擇不同類型的城市進行綜合示范應用，顯著降低示范區管網供水產銷差。三是總結集成供水管網漏損監控技術，形成城鎮供水管網漏失監測與控制技術體系。四是建立一個城鎮管網漏損監控與檢測試驗基地，成為漏損檢測實驗與設備評估平臺。

項目預期目標是建立“漏損監測—主動識別—精準定位—壓力管理—優化維護”耦合的管網漏損控制一體化技術解決方案，研發高效的漏損監（檢）測設備，編制漏損監測與控制技術指南、導則與標準，重點解決目前漏損探測精度差、漏損控制技術粗放和效率低下的問題，以實現城鎮供水管網漏損的精準化和高效化監測與控制，提升供水行業現有漏損檢測裝備水平和漏損綜合檢測能力。

10.16868/j.cnki.1674-6252.2017.02.109

張土喬（1963—），男，教授，浙江大學/中國計量大學，研究方向為供水管網安全輸配技術，E-mail：ztq@ zju.edu.cn。

*責任作者： 邵煜（1979—），男，副教授，浙江大學，研究方向為供水管網安全輸配技術，E-mail：shaoyu1979@zju. edu.cn。