DMA分區(qū)法供水管網(wǎng)水量漏失快速治理研究

陳真渠

(福州市自來水有限公司 福建福州 350001)

0 引言

供水管網(wǎng)漏損控制，不僅是國家政策要求，也是企業(yè)內(nèi)控管理、提高盈利能力和競爭力的迫切需要。因此，各地水司都對供水管網(wǎng)漏損控制進行了大量的嘗試，成效頗豐。根據(jù)《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損控制及評定標準》(CJJ92-2016)水平衡表，供水總量中的漏損水量包括漏失水量、計量損失水量、其他損失水量；其中，漏失水量又包括明漏水量、暗漏水量、背景漏失水量以及水箱水池的滲漏和溢流水量[1]。在漏損治理過程中，小片區(qū)產(chǎn)銷差率超過15%以上(經(jīng)驗值)，漏損水量基本上以明漏、暗漏以及水箱水池的滲漏和溢流水量為主。如何快速、有效控制產(chǎn)銷差率，供水企業(yè)都在不斷探索，且均優(yōu)先治理水量漏失，計量損失和其他損失治理多管齊下。基于此，本文介紹某城區(qū)東側(cè)29片二級DMA分區(qū)：劃分成市政管網(wǎng)、小區(qū)管網(wǎng)、拆遷地塊管網(wǎng)，加裝已規(guī)劃的二級分區(qū)流量計，利用小區(qū)現(xiàn)有的一級監(jiān)控表，依據(jù)管網(wǎng)量差、產(chǎn)銷差率以及管網(wǎng)周邊環(huán)境，通過產(chǎn)銷差數(shù)據(jù)分析(水量漏失的量化分析)，與檢漏信息交互，常態(tài)化跟蹤拆遷地塊監(jiān)控表流量，按照項目實施難易程度，適時合理進行管道改造，著重治理市政管網(wǎng)和拆遷地塊管網(wǎng)水量漏失。同時，結(jié)合介紹其他片區(qū)小區(qū)管網(wǎng)水量漏失治理過程，總結(jié)優(yōu)化DMA分區(qū)法供水管網(wǎng)水量漏失快速治理的工作模式。

1 DMA分區(qū)法

DMA(District Metering Area，即獨立計量區(qū)域)是指通過截斷管段或關(guān)閉管段上閥門的方法，是控制城市供水管網(wǎng)水量漏失的有效方法之一。該方法于1980年初，由英國水工業(yè)協(xié)會首次在其水務(wù)聯(lián)合大會上提出。DMA分區(qū)法定義，即：供配水系統(tǒng)中，一個被切割分離的獨立區(qū)域，原先環(huán)狀供水管網(wǎng)形成虛擬或?qū)嶋H獨立區(qū)域。通過對進入或流出這一區(qū)域的水量進行計量，并對流量分析來定量泄漏水平，從而利于檢漏人員更準確決定在何時何處檢漏更為有利，并進行主動泄漏控制[2]。

DMA分區(qū)法，按英國的經(jīng)驗可按住戶數(shù)量分為3種：大型(用戶數(shù)在3000～5000戶之間)、中型(用戶數(shù)在1000～3000戶之間)、小型(用戶數(shù)小于1000戶)[2]。同時，DMA分區(qū)法按管線類型又可分為3種：輸水管DMA、配水管DMA、層疊式DMA[3]。

2 DMA分區(qū)法應(yīng)用

2.1 片區(qū)現(xiàn)狀與治理方案

(1)片區(qū)現(xiàn)狀

圖1為29片DMA分區(qū)管網(wǎng)示意。29片DMA二級分區(qū)位于某城區(qū)東側(cè)，總面積約1.69 km2，三環(huán)路豎穿其中。2019年6月底，加裝匯中SCL-70插入式超聲流量計形成獨立計量區(qū)域，整個片區(qū)包含區(qū)域監(jiān)控號J056、J074、J084、J099等4個小區(qū)，J208、J582兩個農(nóng)村(2019年6月，J582河道兩岸開始拆遷，12月兩個農(nóng)村全部開始拆遷)，其中，J056、J074、J084一級監(jiān)控表為機械水表，J099、J208、J582為遠傳水表，接水點在區(qū)域監(jiān)控號外的零星貿(mào)易表22架(如某中學貿(mào)易表、市政消防表等)，總用戶數(shù)1833戶，為中型DMA分區(qū)。市政管網(wǎng)6.4km，水源由西往東供水，為支狀管網(wǎng)，小區(qū)和農(nóng)村支管資料缺失，區(qū)域內(nèi)并行管、廢棄管、未啟用管繁多，三環(huán)路西側(cè)管道因綠化改造，埋深超過3m。

圖1 29片DMA分區(qū)管網(wǎng)示意

(2)治理方案

根據(jù)DMA分區(qū)法，將該片區(qū)二級分區(qū)流量計和小區(qū)一級監(jiān)控表之間管網(wǎng)劃分為1片市政管網(wǎng)(配水管DMA，即小區(qū)管網(wǎng)范圍外的所有管網(wǎng))、小區(qū)一級監(jiān)控表和貿(mào)易表之間管網(wǎng)劃分為6片小區(qū)管網(wǎng)(輸水管DMA，圖1中的J056)進行管網(wǎng)水量漏失快速治理。又因為拆遷地塊內(nèi)管網(wǎng)(圖1中的J582)經(jīng)常遭人為破壞，管網(wǎng)水量漏失嚴重，需實時跟進治理，故將其從小區(qū)管網(wǎng)中單列。

2.2 市政管網(wǎng)水量漏失快速治理

(1)治理過程與方法

29片區(qū)市政管網(wǎng)水量漏失治理分成兩個階段：

①第一階段，2019年11月7日之前，制定巡檢周計劃，由外包檢漏隊地毯式排查片區(qū)市政管網(wǎng)(3次以上)。期間找到J582拆遷地塊周邊暗漏點6處，對片區(qū)供水量影響不大；找到DN200漏水點1處，9月26日維修完，片區(qū)日流量從約3600 m3降至約2800 m3。圖2為29片DMA分區(qū)日流量變化。

圖2 29片DMA分區(qū)日流量變化(單位：m3)注：8月29日日流量劇變是因為DN300進水管爆管停水維修所致。

②第二階段，2019年11月7日之后，經(jīng)過檢漏隊伍多次排查雖然有成效，但是經(jīng)29片區(qū)10月份的供售水量數(shù)據(jù)分析，市政管網(wǎng)的產(chǎn)銷差率50.31%，量差44011 m3，還是偏高。為了徹底解決該片區(qū)漏損問題，也為了嘗試DMA分區(qū)法漏損治理分段閉水工作方式，筆者在熟悉片區(qū)管線及其周邊環(huán)境的基礎(chǔ)上，攜檢漏人員沿途排查出露管段、閥門、排氣閥、小區(qū)一級監(jiān)控表，一是可以收集檢漏異常點，縮小水量漏失排查范圍，二是通過檢查片區(qū)市政閥門，為分段閉水做準備。當檢查到一處DN300過河管(位于三環(huán)快速路西側(cè))的時候，發(fā)現(xiàn)管道異響，周邊管道可能存在漏水點，擴大排查范圍后在該異常點南側(cè)小水溝也發(fā)現(xiàn)異常出水點，于是安排檢漏人員精確定位。由于該管段埋深超過3m，檢漏排查了一天兩夜還是無法確定漏水點位置。鑒于該片區(qū)所有附屬設(shè)施均無明顯檢漏異常點，綜合分析后漏水點在100m范圍內(nèi)，水量漏失約20000 m3/月，與之并行的還有J582戶改DN200主干管(產(chǎn)銷差數(shù)據(jù)分析無漏損，管道大小滿足該片區(qū)所有用戶用水需求)，再者，等三環(huán)路東側(cè)DN300副管啟用后，西側(cè)管道均廢棄，于是決定廢棄該DN300漏水管段，在過河管附近新建2m連通鋼管，DN300管后端用戶改由DN200管供水。11月27日管道改造施工后，片區(qū)日流量從約2800 m3降至約2000 m3，人工采集的管網(wǎng)末梢最不利點壓力也提升了0.01MPa。

(2)優(yōu)化建議

①工作模式：市政管網(wǎng)水量漏失治理傳統(tǒng)工作方式都是周期巡檢，完全依靠檢漏人員一遍又一遍巡檢，直至發(fā)現(xiàn)漏點完成治理任務(wù)，沒有技術(shù)分析和信息交互，不僅周期長、投入精力也多。因此，需要有“幫工”支持，分析片區(qū)產(chǎn)銷差、管網(wǎng)及其周邊環(huán)境，設(shè)計檢漏線路和必檢點[4]，縮小排查范圍，分擔檢漏人員工作量，檢漏這位“廚師”才能更快更好地出成效。

②檢漏精度：檢漏成果不應(yīng)該拘泥于管點，在準確定位困難情況下，可以放寬至管段，搭配管道改造，也可以快速控制水量漏失。

卡夫卡與父親關(guān)系的奇特之處在于，“A給B一個坦率的、與他的人生觀相符的、不太美的、但卻是今天在城市里很有普遍意義的、也許能防止健康受損的建議。這個建議對B在道德上沒有多大鼓舞力量，但他難道就不能隨著歲月的推移逐漸從這種損傷中擺脫出來嗎？再說，他并不是非聽從這個建議不可的，何況僅僅在這個建議中也看不出促使B的整個未來世界將崩潰的因素。但事情偏偏還是這樣發(fā)生了，原因僅僅在于；你是這個A，我是這個B”[4]461-501。

③管理模式：上述案例中過河出露管有明顯的異常聲響，巡查了3遍還是沒有發(fā)現(xiàn)，可能是巡查人員工作態(tài)度問題，也可能是巡查人員對管網(wǎng)不熟悉所致。可以考慮使用檢漏巡檢GIS系統(tǒng)，配備高精度的測量設(shè)備(如南方高精度GIS采集系統(tǒng)北極星X6，差分定位精度可達厘米級)，既可以通過巡檢軌跡判斷巡檢質(zhì)量，也可以協(xié)助現(xiàn)場精確定位管線資料。

2.3 拆遷地塊管網(wǎng)水量漏失快速治理

(1)治理過程與方法

2019年6月，河道兩岸J582農(nóng)村村落開始局部拆遷，12月開始全部拆遷。2019年5月，一級監(jiān)控表抄見水量7280 m3。由于征拆信息不暢，沒有及時介入治理，導致6月抄見水量高達26 000 m3。7月份修復6處暗漏點后，測算的月流量下降至19 034 m3。為了控制該拆遷地塊的水量漏失，從7月下旬開始跟蹤監(jiān)控表的周流量，并通過測算的月流量和產(chǎn)銷差率來評估漏損情況，根據(jù)月流量變化，安排巡查是否有不明積水點和新增拆遷區(qū)域，是否具備斷堵支管或主干管條件，是否需要鋪設(shè)臨時管解決“釘子戶”的用水問題，及時遏制水量漏失的肆意增長。表1為J582農(nóng)村村落一級監(jiān)控表周流量跟蹤。

表1 J582農(nóng)村村落一級監(jiān)控表周流量跟蹤

(2)優(yōu)化建議

從表1測算的月流量動態(tài)變化可見,拆遷地塊如果不及時介入治理,水量漏失的增長就會進入瘋狂狀態(tài)。因此,需要打通與征地(拆遷)部門的溝通渠道,拓寬抄表員、巡線員、搶維修員等信息收集途徑。通過加裝監(jiān)控表和定時流量跟蹤,及時斷堵、維修控制水量漏失。有條件的情況下可以安裝遠傳設(shè)備,減輕巡查人員勞動強度,增強水流量跟蹤效率。

2.4 小區(qū)管網(wǎng)水量漏失快速治理

(1)治理過程與方法

2019年6月,29片區(qū)的供售水量,小區(qū)管網(wǎng)產(chǎn)銷差率27.49%、量差20 111m3,但是J582農(nóng)村村落一級監(jiān)控表抄見水量從5月～6月突增了18 720 m3。故,對該片區(qū)小區(qū)管網(wǎng)未進行專項治理。

表2 J065小區(qū)產(chǎn)銷差數(shù)據(jù) m3

(2)優(yōu)化建議

①水量漏失的治理需要有全局觀，5個總量差1391 m3的小區(qū)(扣除J582突增水量)和1個量差約10000m3的小區(qū)，哪個優(yōu)先顯而易見，按照“從大到小、由易漸難”順序，尤其是小區(qū)管網(wǎng)水量漏失治理，才能快速控制漏損率、見成效。

②小區(qū)管網(wǎng)水量漏失治理可優(yōu)先利用原有的二級監(jiān)控表，梳理物業(yè)提供的信息，網(wǎng)格化縮小檢漏范圍，提高檢漏人員檢出率。

③治理過程經(jīng)常遇到“檢漏難、維修難”，檢漏難可以通過閉水、加裝臨時監(jiān)控表，縮小漏水范圍，能檢出就維修，實在不行可通過改管解決；但若遇到管道走向未知、用戶阻擾等狀況，維修難度難免劇增。因此，在漏損率居高的情況下，應(yīng)優(yōu)先解決相對較易快速治理的小區(qū)才是最佳選擇。

2.5 治理成效分析

29片DMA分區(qū)經(jīng)過快速治理，片區(qū)的產(chǎn)銷差率從7月份的69.37%降至12月份的42.04%，量差從85 739 m3降至25 199 m3，挽回水量漏失60 540 m3/月，按照其他行業(yè)用水基礎(chǔ)水價2.60元/ m3計算，挽回經(jīng)濟損失約15.74萬元/月。其中，僅J582農(nóng)村拆遷戶地塊反彈了6152 m3(表1測算的月流量最新數(shù)據(jù)減去5月的抄見水量)。通過1名技術(shù)員和1名檢漏員，花費3h才找到疑似漏水點，加上1d準確定位漏水管段和制定改造方案；通過新建DN200鋼管2 m和分支閥門，斷堵DN300管，投入1.01萬元(工程預(yù)算費)，挽回水量漏失約24 000 m3/月(6.24萬元/月)產(chǎn)出可觀。但還存在以下2點不足：

(1)未進行夜間最小流量分析，評估該區(qū)域的實際漏損情況，判斷該片區(qū)供水管網(wǎng)的泄漏水平，將泄漏維持在一個最佳的水平。

(2)兩處拆遷地塊的監(jiān)控表均未安裝遠傳設(shè)備，無法準確計算拆遷地塊水量漏失對整個片區(qū)的影響，難以從25 199 m3量差中挽回更多損失水量。

3 結(jié)語

供水管網(wǎng)水量漏失的控制，需要專門的機構(gòu)牽頭治理，也需要有專業(yè)技術(shù)力量綜合分析流量計流量、營銷數(shù)據(jù)、管網(wǎng)資料、片區(qū)環(huán)境、檢漏異常點信息、管道改造維修信息，和諧供用水關(guān)系，立足當下、厘清緩急、因地制宜制定快捷有效的治理方法。該工作以往常以檢漏為主，常見放養(yǎng)式的外包檢漏，但檢漏的質(zhì)量目標為檢漏精度、準確性、暗漏點數(shù)量等[4]，與漏損控制目標達到計劃值側(cè)重點還是有本質(zhì)區(qū)別。漏損控制通過DMA分區(qū)法治理漏損思路，不必追求完整的DMA分區(qū)設(shè)備配置，能腳踏實地與檢漏信息、流量信息充分交互，雖然檢漏精度有所淡化，但明確了投入和產(chǎn)出的比例關(guān)系，可以對局部管網(wǎng)進行改造，加快治理成效。拓寬征拆信息收集渠道，常態(tài)化跟蹤監(jiān)控表流量，快速控制拆遷地塊水量漏失激烈反彈不穩(wěn)定因素。在高漏損率的情況下，“從大到小、由易漸難、網(wǎng)格化縮小檢漏范圍”的小區(qū)治理方式，也可快速減少水量漏失。

水量漏失控制可按DMA分區(qū)法進行，堅持從宏觀角度考慮總體經(jīng)濟效益、管網(wǎng)建設(shè)運行管理的可持續(xù)發(fā)展，根據(jù)各地管網(wǎng)特點、水量漏失大小，合理增設(shè)流量計或隔斷閥門，統(tǒng)籌相關(guān)部門配合程度等因數(shù)逐步建立。因此，從長遠的角度出發(fā)，可規(guī)劃建設(shè)集各級DMA分區(qū)供售水量、管網(wǎng)壓力、檢漏、搶維修等信息為一體的大數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)分析平臺，為管網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運行管理提供依據(jù)。