淺談通過信息化手段降低供水漏損率的方法

摘 要：本文以漳州開發(fā)區(qū)供水管網(wǎng)項(xiàng)目為例，分析了供水管網(wǎng)漏損現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，探討了結(jié)合信息化手段分步驟實(shí)施的方法，以達(dá)到科學(xué)合理地降低管網(wǎng)漏損率的目的。

關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng)；漏損率；信息化

中圖分類號：TP399；TU991.33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）09-0141-03

Abstract：Taking the water supply pipe network project of Zhangzhou Development Zone as an example，this paper analyzes the causes of leakage in the water supply network，the method of implementing step by step combined with information technology is discussed in order to achieve the goal of reducing leakage rate scientifically and reasonably.

Keywords：water supply network；leakage rate；information technology

0 引 言

中國是一個嚴(yán)重缺水的國家，人均淡水資源不足世界平均值的1/4。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國660座城市中有400多座城市缺水，三分之二的城市存在供水不足的現(xiàn)象。與之相對的是城市供水系統(tǒng)一直居高不下的漏損率。因此，降低漏損率是供水管線管理工作的當(dāng)務(wù)之急，應(yīng)用信息化手段對供水管網(wǎng)實(shí)行具有針對性的管理是大勢所趨。本文以漳州開發(fā)區(qū)供水管網(wǎng)項(xiàng)目為例，討論了供水管網(wǎng)信息化建設(shè)對降低管網(wǎng)漏損率所起的所用。

1 管網(wǎng)漏損原因分析

住建部于2012年會同國家發(fā)改委編制了《全國城鎮(zhèn)供水設(shè)施改造與建設(shè)“十二五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)》，規(guī)劃明確要求各城市需建設(shè)和完善供水管網(wǎng)數(shù)字化管理平臺，達(dá)到降低供水管網(wǎng)漏損的要求。供水管網(wǎng)是一套大規(guī)模且復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從生產(chǎn)水的源頭到用水的終端用戶存在各種不確定因素，本文將存在漏損的若干原因進(jìn)行歸類，大致可分為以下三種情況。

1.1 管網(wǎng)老化，缺乏養(yǎng)護(hù)

老城區(qū)的管網(wǎng)現(xiàn)狀不明，不能對供水管網(wǎng)進(jìn)行有效的管理和利用。許多管網(wǎng)超過使用年限，老化嚴(yán)重，得不到及時養(yǎng)護(hù)或更換，導(dǎo)致水流緩慢地從破損部位滲透出來。

1.2 小區(qū)內(nèi)違章用水，缺乏管理

違章用水是指對公共用水設(shè)施私自拆、改、移和未按照相應(yīng)的用水類別繳納水費(fèi)，私開水表閘門以及在表前私自安裝水管盜用水等。違章用水會直接造成未計(jì)量水，從而導(dǎo)致管網(wǎng)產(chǎn)銷差率增大，資金不能正常回收，直接給供水企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。

同時，傳統(tǒng)人工抄水表方式憑借當(dāng)?shù)厝藢ぷ鞯攸c(diǎn)的熟悉度進(jìn)行現(xiàn)場抄表、數(shù)據(jù)信息采集，這樣抄表費(fèi)時、費(fèi)力，準(zhǔn)確性和及時性也得不到保障，難免存在漏報或謊報的現(xiàn)象。

1.3 市政管網(wǎng)偷水漏水、爆管現(xiàn)象時有發(fā)生

在市政道路上接入消防栓偷水，消防栓被撞、被盜等多種異常情況經(jīng)常發(fā)生，另外，工地施工導(dǎo)致挖破管、挖爆管現(xiàn)象也時有發(fā)生，對于這些不合理的施工行為，要求自來水工作人員第一時間發(fā)現(xiàn)，并趕赴現(xiàn)場采取補(bǔ)救措施，減少經(jīng)濟(jì)損失，保障供水管網(wǎng)的正常運(yùn)行。

2 降低漏損的解決方案

城市處于快速發(fā)展的階段，城市管理的信息化水平不斷提高，供水管網(wǎng)管理的信息化也要同步提高，才能針對以上現(xiàn)象采取相應(yīng)的解決方法，科學(xué)合理地降低漏損率。

2.1 管網(wǎng)普查及地理信息系統(tǒng)的建立

首先，通過地下管線普查探測工作查清全市地下管線的埋設(shè)情況，獲取完整的地下管線檔案資料。對于老舊的城區(qū)，管網(wǎng)家底情況不明，心中無數(shù)，在進(jìn)行城區(qū)管網(wǎng)改造的同時，需要按上級要求進(jìn)行覆土前的竣工測量，補(bǔ)充管線檔案資料，避免信息滯后。

其次，僅僅通過管網(wǎng)普查工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要建立符合當(dāng)?shù)匦枨蟮臄?shù)據(jù)入庫標(biāo)準(zhǔn)，將符合格式規(guī)范的數(shù)據(jù)通過地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)二維和三維的一體化直觀管理，再建立數(shù)據(jù)動態(tài)更新機(jī)制，源源不斷地將新測量的數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)中，保證隨時可以查閱最新、最全的管線檔案資料。

最后，對于日常巡檢發(fā)現(xiàn)的管網(wǎng)隱患數(shù)據(jù)，需要通過手持PDA巡檢系統(tǒng)對現(xiàn)場情況第一時間進(jìn)行上報反饋，對管網(wǎng)隱患實(shí)現(xiàn)盡早發(fā)現(xiàn)、分級管理、及時處置、定期跟蹤的高效管理，全面有效地幫助供水企業(yè)解決隱患管理中的難題和困惑。

2.2 遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)

針對傳統(tǒng)的人工抄表在實(shí)際工作中表現(xiàn)出來的種種弊端，可以采用“無線智能遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)”。在小區(qū)級的終端用戶、工廠和企業(yè)的大用戶實(shí)現(xiàn)一戶一表。通過在水表上安裝數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)傳模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、繳費(fèi)和管理的目的。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)由水表表具、采集器、集中器和后臺抄表軟件四個部分組成，其中采集器可以選擇脈沖、光電、攝像三種方式實(shí)現(xiàn)對水表數(shù)據(jù)和狀態(tài)的采集讀取，然后通過無線的方式將水表的用水信息自動傳到集中器，再由集中器通過運(yùn)營商GPRS遠(yuǎn)傳方式，將各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)進(jìn)行收費(fèi)和管理計(jì)算。

系統(tǒng)運(yùn)用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、無線通訊、自動控制和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)了對水表用量信息、運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)控，管理員足不出戶即可對居民水表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)測、用量統(tǒng)計(jì)、收費(fèi)管理、報表打印等，達(dá)到科學(xué)、安全、高效的管理目的。因此，遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的抄表方式，減輕了勞動強(qiáng)度，在成本、效率和準(zhǔn)確率方面有著許多突出的優(yōu)勢。

同時水務(wù)公司也要加強(qiáng)售水的計(jì)量管理，通過后臺系統(tǒng)對用戶信息進(jìn)行整理核實(shí)后，使用大數(shù)據(jù)對每個用戶每月的用水狀態(tài)進(jìn)行跟蹤分析。對用水量波動較大的需要進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管，查看是否存在私改、私交、私移表位違章行為，進(jìn)而建立完善的戶（用戶）表（計(jì)量）量（水量）費(fèi)（水費(fèi)）四位一體的管理制度。

2.3 消防栓與井蓋監(jiān)控系統(tǒng)

針對偷盜水的違法行為，例如居民偷開消防栓接水和偷盜井蓋的情況，可以借助智能消火栓預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)和井蓋監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。比如為每個消火栓分配“身份證”，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺、手機(jī)APP等多種手段實(shí)現(xiàn)對消火栓的精確定位，實(shí)時監(jiān)測消防栓偷水、漏水、無水、水壓異常、被撞、被盜等多種異常工作情況。通過井蓋監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對井蓋狀態(tài)（開啟、位移、傾斜、破損）和井內(nèi)有害氣體濃度等的監(jiān)測和實(shí)時報警，從而為市政管網(wǎng)將自來水輸送到用戶終端提供穩(wěn)定安全的運(yùn)行環(huán)境。

2.4 DMA分區(qū)管理系統(tǒng)

以上三種解決方式是對供水管網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和管理，包括管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)、消防栓基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和用戶終端的用水量，基本可以實(shí)現(xiàn)降低一半的供水漏損率。為了更進(jìn)一步地改善供水漏損的現(xiàn)狀，需要采用DMA分區(qū)、SCADA監(jiān)測和GIS相結(jié)合的技術(shù)，實(shí)時在線監(jiān)控全市供水管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，從根本上實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)漏損智能評估與分析，達(dá)到輔助管網(wǎng)檢漏工作及爆管事故處理的目標(biāo)。

DMA區(qū)域是指供水管網(wǎng)中有永久性邊界的、相對獨(dú)立的供水區(qū)域，一般可以通過關(guān)閉閥門使區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)獨(dú)立于其它市政管網(wǎng)，進(jìn)出區(qū)域的流量用流量計(jì)計(jì)量。典型的供水管線DMA分區(qū)示意圖如圖1所示。

以漳州開發(fā)區(qū)供水管線項(xiàng)目為例，全區(qū)50平方公里范圍的供水管網(wǎng)是連接復(fù)雜、用戶密集的。通過GIS管理方式進(jìn)行區(qū)域化、網(wǎng)格化管理劃分，根據(jù)管網(wǎng)的服務(wù)面積、管網(wǎng)長度和上下游拓?fù)潢P(guān)系，將供水區(qū)劃分為11個可獨(dú)立計(jì)量區(qū)域（DMA），并在每個計(jì)量分區(qū)的進(jìn)水口和出水口安裝流量計(jì)和壓力計(jì)，利用無線通信技術(shù)實(shí)時（每隔5分鐘）傳輸流量、壓力等數(shù)據(jù)到后臺系統(tǒng)。這樣就能夠及時、準(zhǔn)確地掌握各計(jì)量區(qū)的管網(wǎng)運(yùn)行情況，并對各DMA區(qū)的漏損狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與評估。

通過計(jì)算可以得出每個區(qū)域的漏損情況：分區(qū)N的漏損量=分區(qū)N的進(jìn)水流量–分區(qū)N的出水流量–分區(qū)N的用水量（通過遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)）。一旦鎖定了某分區(qū)存在漏損量較大的情況，已將漏損范圍從全區(qū)縮小到了1～2平方公里半徑的DMA區(qū)域，進(jìn)一步結(jié)合人工巡檢和噪聲測漏儀的方式，就可以方便地找到由于管道破損而導(dǎo)致的漏水滲水位置。

上述檢測漏損是通過累計(jì)流量的參數(shù)來進(jìn)行分析，但是對于施工導(dǎo)致的爆管現(xiàn)象，需要對瞬時流量進(jìn)行在線監(jiān)測，因?yàn)楸軙r管道的瞬時流量會突然增大，壓力會驟降，結(jié)合事先設(shè)置的報警閾值，可以第一時間發(fā)現(xiàn)爆管現(xiàn)象，并進(jìn)行現(xiàn)場搶修。

3 結(jié) 論

降低供水漏損的方法有很多，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，綜合考慮人力、物力、財(cái)力等方面因素，制定科學(xué)的、合理的信息化方法降漏。本文僅以漳州開發(fā)區(qū)項(xiàng)目為例，討論如何通過信息化手段達(dá)到逐步降漏的效果，項(xiàng)目成果在投入使用的過程中取得了一定的成效，后期還計(jì)劃借助水力模型研究更精確的管網(wǎng)監(jiān)控和降低漏損的方法，為實(shí)現(xiàn)智慧水務(wù)平臺的供水優(yōu)化調(diào)度和科學(xué)合理的調(diào)壓管理奠定基礎(chǔ)。

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作者簡介：蔣世峰（1982.07-），男，福建南平人，軟件工程師，本科。研究方向：地理信息系統(tǒng)。