長(zhǎng)沙市政供水管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量工作淺析

【摘要】分區(qū)計(jì)量管理體系是目前較先進(jìn)的城市供水管理模式，長(zhǎng)沙水業(yè)自2005年起開始建設(shè)分區(qū)計(jì)量管理體系，并且持續(xù)運(yùn)行了15年。本次研究以長(zhǎng)沙市政供水管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量體系的建設(shè)和運(yùn)行為基礎(chǔ)，對(duì)體系中計(jì)量器具的選型，區(qū)域建設(shè)方式和數(shù)據(jù)利用方式進(jìn)行了初步的研究。

【關(guān)鍵詞】分區(qū)計(jì)量管理體系;長(zhǎng)沙市;市政供水管網(wǎng)

分區(qū)計(jì)量管理是一種基于管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)，通過(guò)安裝計(jì)量器具、調(diào)整閥門等手段，將供水服務(wù)范圍劃分為數(shù)個(gè)可精確計(jì)量流入水量的獨(dú)立供水區(qū)域的先進(jìn)供水管理模式。在這種管理模式下，企業(yè)采集和分析流量計(jì)、壓力表等在線儀表數(shù)據(jù)，量化獨(dú)立供水區(qū)域內(nèi)的營(yíng)銷數(shù)據(jù)、管網(wǎng)壓力值、供水質(zhì)量等指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各區(qū)域精細(xì)地調(diào)度、考核和管理。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在2017年發(fā)文推薦使用以分區(qū)計(jì)量為基礎(chǔ)構(gòu)建城市供水管網(wǎng)漏損管控體系降低管網(wǎng)漏損率，實(shí)現(xiàn)國(guó)務(wù)院在《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中提出的“到2020年，將管網(wǎng)漏損率控制在10%以內(nèi)”的目標(biāo)。

目前國(guó)內(nèi)有部分城市在分區(qū)計(jì)量管理上進(jìn)行了有效的嘗試。據(jù)公開資料顯示，天津市利用了供水管網(wǎng)途徑的河流、鐵路等物理障礙進(jìn)行自上而下的計(jì)量分區(qū)建設(shè)，建設(shè)完成后，天津市中心城區(qū)市政供水管網(wǎng)漏損率在2016 年下降至11.33%;紹興市則建立了分區(qū)計(jì)量管理體系和總分表分析管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了以“公司、分公司、片區(qū)、支線、戶表”為節(jié)點(diǎn)的五級(jí)計(jì)量管理體系，紹興市市政供水管網(wǎng)漏損率從2016年起控制在5%以下。

長(zhǎng)沙市也是國(guó)內(nèi)較早進(jìn)行分區(qū)計(jì)量探索的城市，長(zhǎng)沙水業(yè)集團(tuán)有限公司（時(shí)稱長(zhǎng)沙水業(yè)投資有限公司，簡(jiǎn)稱長(zhǎng)沙水業(yè)）建設(shè)的供水管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量體系運(yùn)行已有十余年，積累了不少經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也暴露出了不少問(wèn)題。本文將對(duì)長(zhǎng)沙市政供水管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量體系進(jìn)行了一些簡(jiǎn)單分析。

1、長(zhǎng)沙市政供水管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量建設(shè)與運(yùn)行

在本世紀(jì)初，長(zhǎng)沙市政供水管網(wǎng)漏損率居高不下，最高時(shí)高達(dá)30%，面對(duì)嚴(yán)峻的局勢(shì)，長(zhǎng)沙水業(yè)選擇基于分區(qū)計(jì)量管理理論建設(shè)覆蓋全市的分區(qū)計(jì)量體系，以控制管網(wǎng)漏損率。2005年底體系建成后，長(zhǎng)沙市政供水管網(wǎng)漏損率在數(shù)年時(shí)間內(nèi)迅速下降至12%，取得了明顯的成果。

1.1體系的硬件建設(shè)

長(zhǎng)沙市地處長(zhǎng)瀏盆地西緣，湘江穿城而過(guò)。為加強(qiáng)考核與管理，長(zhǎng)沙水業(yè)在2005年沿湘江、中心城區(qū)的五一路、車站路、韶山路和湘府路將全市劃分為四個(gè)營(yíng)銷分公司，為配合這種管理模式，在同期開始籌劃建設(shè)四個(gè)獨(dú)立計(jì)量區(qū)域。在建設(shè)方式上，長(zhǎng)沙水業(yè)集團(tuán)選擇了“以流量監(jiān)控為主，以控制管道為輔”的正確道路。關(guān)閉和截?cái)嗔藬?shù)量上占絕大多數(shù)的跨區(qū)域輸水“小口徑、小流速”的管道，在提高主要管道內(nèi)水流速度的同時(shí)，減少了流量監(jiān)控工作的工程量。流量監(jiān)控工作以安裝插入式超聲波流量計(jì)為主，在流量高、流速大的管道以及制水廠的出廠管道上，輔之以性能更好、精度更高的管道式電磁流量計(jì)作為管網(wǎng)分區(qū)流量計(jì)，監(jiān)控全部的跨區(qū)域輸水量。

插入式超聲波流量計(jì)安裝便利，建設(shè)成本較低，可以用較小的投入，以較快的速度完成分區(qū)計(jì)量管理體系的搭建。自2005年年初開始籌劃，到當(dāng)年12月長(zhǎng)沙水業(yè)已完成共計(jì)39臺(tái)各類流量計(jì)的安裝與調(diào)試，完成了對(duì)整個(gè)供水服務(wù)范圍的分割，分區(qū)計(jì)量管理體系初步投入使用。

1.2數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)

體系建成初期，所有管網(wǎng)分區(qū)流量計(jì)的計(jì)量數(shù)據(jù)均由工作人員在現(xiàn)場(chǎng)采集，再由人工計(jì)算得到各獨(dú)立計(jì)量分區(qū)的購(gòu)水量。受限于數(shù)據(jù)采集方式，數(shù)據(jù)的頻率、時(shí)效性和同步率均存在很大問(wèn)題，各區(qū)域供水量?jī)H能一月一更新。故在分區(qū)計(jì)量體系硬件建設(shè)完成后，長(zhǎng)沙水業(yè)繼續(xù)加強(qiáng)投入，成功研發(fā)了包括數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳裝置和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)在內(nèi)的軟件系統(tǒng)。

這套系統(tǒng)以十分鐘為間隔，不間斷采集流量計(jì)中包括正負(fù)向累積流量、瞬時(shí)流量等狀態(tài)數(shù)據(jù)，再通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸至水業(yè)集團(tuán)的服務(wù)器，自動(dòng)生成區(qū)域購(gòu)水量數(shù)據(jù)。

1.3計(jì)量器具的新增與維護(hù)

隨著城市發(fā)展，長(zhǎng)沙市政供水管網(wǎng)也逐步擴(kuò)大和完善，然而在跨區(qū)域輸水管線的建設(shè)上，長(zhǎng)沙水業(yè)是謹(jǐn)慎的。首先不建設(shè)流量、流速和口徑偏小的管道，這一類供水需求通常將想方設(shè)法由區(qū)域內(nèi)其他干管滿足;其次必須建設(shè)的大流量、高流速或大口徑跨區(qū)域輸水管線在建設(shè)的同時(shí)就將安裝流量計(jì)，暫不啟用的管線上也將設(shè)計(jì)預(yù)留流量計(jì)井。

由于中國(guó)大陸城市綜合管廊的規(guī)劃和建設(shè)較落后，市政管網(wǎng)上通常沒有電源可供在線儀表使用，故所有管網(wǎng)分區(qū)流量計(jì)均使用電池供電。隨著時(shí)間的推移，管網(wǎng)分區(qū)流量計(jì)由于電池電壓下降和電子元件老化等原因，性能和精度逐漸下降。長(zhǎng)沙水業(yè)自2014年起對(duì)所有管網(wǎng)分區(qū)流量計(jì)進(jìn)行了更換，并結(jié)合使用經(jīng)驗(yàn)，將部分超聲波流量計(jì)更換為電磁流量計(jì)，同時(shí)安裝了部分不銹鋼制標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)管道。

1.4管理與體系應(yīng)用

分區(qū)計(jì)量體系的建立并不會(huì)影響管網(wǎng)的運(yùn)行，也不會(huì)直接改變管網(wǎng)產(chǎn)銷差，而是需要一系列管理制度配合。長(zhǎng)沙水業(yè)獲取各獨(dú)立計(jì)量分區(qū)的管網(wǎng)漏損率后，將之應(yīng)用于對(duì)各營(yíng)銷分公司的績(jī)效考核。正是通過(guò)這種考核制度，長(zhǎng)沙市政管網(wǎng)漏損率在短短幾年內(nèi)就降至了12%。

分區(qū)計(jì)量管理體系的運(yùn)行依賴在線儀表數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、準(zhǔn)確和持續(xù)，這就需要對(duì)體系內(nèi)的軟硬件進(jìn)行不斷的維護(hù)，為此長(zhǎng)沙水業(yè)專門組建了一個(gè)計(jì)量技術(shù)團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)維護(hù)計(jì)量器具和配套設(shè)施的維護(hù)與更新，統(tǒng)籌管理各種流量計(jì)量點(diǎn)的設(shè)置和建設(shè)。為及時(shí)的確定分區(qū)流量計(jì)的運(yùn)行狀態(tài)和準(zhǔn)確性，長(zhǎng)沙水業(yè)專門為計(jì)量技術(shù)團(tuán)隊(duì)配置了一臺(tái)外夾式超聲波流量計(jì)作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器，使長(zhǎng)沙水業(yè)具備了自行對(duì)所有管網(wǎng)分區(qū)流量計(jì)進(jìn)行周期校準(zhǔn)的能力。

2、長(zhǎng)沙市政供水管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量體系的問(wèn)題

隨著對(duì)分區(qū)計(jì)量管理體系相關(guān)理論的不斷研究，長(zhǎng)沙水業(yè)提取出了夜間最小流量分析、分區(qū)壓力控制等適用于本地區(qū)現(xiàn)狀的管理方法，新的管理對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、覆蓋面等要求越來(lái)越高，對(duì)體系內(nèi)各種軟硬件的要求也越來(lái)越高，而經(jīng)過(guò)十余年的運(yùn)行后，長(zhǎng)沙分區(qū)計(jì)量管理體系已略顯陳舊，有著迫切的升級(jí)改造的需求。

2.1提升計(jì)量器具性能，改善對(duì)計(jì)量器具運(yùn)行條件

流量計(jì)是分區(qū)計(jì)量管理體系的硬件基礎(chǔ)，長(zhǎng)沙水業(yè)主要使用的插入式超聲波流量計(jì)雖然便于安裝，但其準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性易于受到管道結(jié)垢的影響，而用于周期校準(zhǔn)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器同樣使用超聲波時(shí)差法原理，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的外夾式傳感器更易受到水垢影響。長(zhǎng)沙市政供水管道以鋼管及鑄鐵管為主，抗結(jié)垢能力并不突出，長(zhǎng)時(shí)間使用必將使管網(wǎng)分區(qū)流量計(jì)穩(wěn)定性下降，情況進(jìn)一步惡化將導(dǎo)致無(wú)法使用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)其進(jìn)行周期校準(zhǔn)。

為解決這個(gè)問(wèn)題，從2017年開始，長(zhǎng)沙水業(yè)通過(guò)兩條路徑對(duì)體系內(nèi)的流量計(jì)進(jìn)行升級(jí)改造。在流量較大的干管上直接更換電磁流量計(jì)和不銹鋼測(cè)量管，以實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定和精確的流量監(jiān)控;在新建和備用管道上，更換預(yù)制插口的不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量管，在保持插入式超聲波流量計(jì)易于更換和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)的前提下，降低管內(nèi)結(jié)垢對(duì)插入式超聲波流量計(jì)穩(wěn)定性的影響。經(jīng)過(guò)升級(jí)改造后，長(zhǎng)沙市政供水管網(wǎng)中受監(jiān)控的流量計(jì)計(jì)量的水量上升至占到了區(qū)域間交換水量的95%以上。

2.2改善壓力測(cè)量點(diǎn)的設(shè)置，重視壓力數(shù)據(jù)的使用

管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)可以在兩方面降低管網(wǎng)漏損率，通過(guò)末端管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)調(diào)度，降低區(qū)域管網(wǎng)壓力主動(dòng)減少漏損，或者聯(lián)合計(jì)量數(shù)據(jù)快速定位漏損和違規(guī)用水，壓力傳感器也是管網(wǎng)上的重要傳感器。想要充分發(fā)揮壓力數(shù)據(jù)的作用除了需要有充足的干管壓力傳感器以外，還需要大量的末端壓力傳感器。

目前長(zhǎng)沙市政供水管網(wǎng)上用于生產(chǎn)調(diào)度的壓力測(cè)量點(diǎn)共有94個(gè)，平均每4.5平方公里有一處，能夠滿足《給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的相關(guān)要求。但在壓力測(cè)量點(diǎn)的分布上，未考慮按片區(qū)設(shè)置，也嚴(yán)重缺乏對(duì)管網(wǎng)末端壓力的監(jiān)測(cè)。壓力數(shù)據(jù)與計(jì)量數(shù)據(jù)并未聯(lián)通，尚未不能實(shí)現(xiàn)兩者數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析，直接影響了分區(qū)計(jì)量管理體系進(jìn)一步發(fā)揮效能。

為解決這個(gè)問(wèn)題，長(zhǎng)沙水業(yè)正在著手建設(shè)末端壓力監(jiān)測(cè)網(wǎng)，在管網(wǎng)末端部分采用了大口徑流量壓力復(fù)合型儀表，作為骨干網(wǎng)壓力測(cè)量點(diǎn)的有力補(bǔ)充，也將根據(jù)二級(jí)和三級(jí)獨(dú)立計(jì)量區(qū)域的建設(shè)情況調(diào)整和增設(shè)區(qū)域內(nèi)壓力測(cè)量點(diǎn)，以滿足區(qū)域壓力監(jiān)控的要求。另一方面，長(zhǎng)沙水業(yè)也會(huì)統(tǒng)一對(duì)全集團(tuán)信息化工作進(jìn)行管理和整合，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)平臺(tái)數(shù)據(jù)的綜合分析，屆時(shí)不但壓力與流量數(shù)據(jù)能綜合分析，還可以與營(yíng)銷數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)對(duì)接，大大縮短分公司產(chǎn)銷差率的計(jì)算難度和頻率，進(jìn)一步提高工作效率。

2.3開展下級(jí)計(jì)量區(qū)域的建設(shè)，縮小獨(dú)立計(jì)量區(qū)域面積

長(zhǎng)沙水業(yè)管理供水區(qū)域高達(dá)420平方公里，根據(jù)目前的狀態(tài)，劃分為四個(gè)獨(dú)立計(jì)量區(qū)（不含望城水司管理區(qū)）后，即使是最小的獨(dú)立計(jì)量區(qū)域也有約80平方公里。而要使分區(qū)計(jì)量管理體系能夠充分發(fā)揮漏損和壓力控制的功效，每個(gè)獨(dú)立計(jì)量區(qū)的面積應(yīng)為2-5平方公里。

但由于在2015年前長(zhǎng)沙水業(yè)最小的管理單元就是營(yíng)銷分公司，受此限制獨(dú)立計(jì)量區(qū)域沒有進(jìn)一步劃小的管理方案。但在2015年的機(jī)構(gòu)改革后，長(zhǎng)沙水業(yè)在營(yíng)銷分公司下增設(shè)了片區(qū)這一管理層級(jí)。分區(qū)計(jì)量體系隨即開始向片區(qū)下沉，但由于建設(shè)難度大，投入有限，截至2018年底總僅為兩個(gè)片區(qū)建成二級(jí)獨(dú)立計(jì)量區(qū)域兩個(gè)。為了進(jìn)一步縮小獨(dú)立計(jì)量區(qū)域的面積，長(zhǎng)沙水業(yè)在2019年策劃和實(shí)施了將其中一個(gè)二級(jí)區(qū)域劃分為9個(gè)面積為5至10平方公里的三級(jí)獨(dú)立計(jì)量區(qū)的工程，該工程目前尚未完工，與其配套的管理方案也尚未完全擬定，嚴(yán)重制約了分區(qū)計(jì)量管理體系進(jìn)一步發(fā)揮其效能。

在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，長(zhǎng)沙水業(yè)還將繼續(xù)推進(jìn)對(duì)分區(qū)計(jì)量體系的改進(jìn)和更新，完成集團(tuán)降差增效的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)國(guó)務(wù)院提出的2020年目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《The Manager`s Non-Revenue Water Handbook》 Malcolm Farley等著;侯煜堃，等譯.

作者簡(jiǎn)介：

李浩威（1985.11-）男，計(jì)量工程師，一級(jí)注冊(cè)計(jì)量師，本科，主要從事流量計(jì)量技術(shù)和管理工作。