城市供水管網(wǎng)漏損現(xiàn)狀分析及控制技術(shù)應(yīng)用

（湖南華銀國際工程設(shè)計研究院有限公司，湖南長沙市，410000） 林海珍

為了用水安全、提高經(jīng)濟收益，必須要重視供水管網(wǎng)的建設(shè)與管理，使其安全運行。供水管網(wǎng)老化、超限服役、部分管材差、缺乏完善管理等原因[1]，使得國內(nèi)平均漏損率達13%以上的城市占大部分，漏損率居高不下，經(jīng)濟損失慘重。目前常用的基于儀器設(shè)備的漏損檢測方法操作性強，便于攜帶，但對專業(yè)度要求高，且不適用于大范圍檢測。同時多數(shù)研究者基于算法或者編程軟件建立了管網(wǎng)漏損預(yù)測和定位模型[3-5]。但是建模對于計算機語言要求較高，過程較為復(fù)雜，同時又由于缺乏足夠的管網(wǎng)數(shù)據(jù)資料及各種不確定因素等，導(dǎo)致模型精確度偏低，在實際應(yīng)用中技術(shù)不成熟。為快速精確定位，可以基于模型算法快速定位可能的漏損區(qū)域，再結(jié)合硬件設(shè)備進行人工檢漏，兩者結(jié)合，精確定位漏損點。同時借鑒發(fā)達國家治理思路，采用DMA分區(qū)計量管理和壓力調(diào)控等措施[6-7]，漏損率大幅下降。

1 國內(nèi)外管網(wǎng)漏損現(xiàn)狀

1.1 國外供水管網(wǎng)漏損現(xiàn)狀

目前，國外發(fā)達國家普遍采用分區(qū)計量、壓力調(diào)控、被動檢漏等手段，先后引入流速檢漏儀、水壓檢漏儀等。在設(shè)備和監(jiān)測技術(shù)的加持下，部分發(fā)達國家的漏損率取得重大突破，漏損率已經(jīng)低于7%。部分發(fā)達國家供水管網(wǎng)漏損率如圖1。

圖1 國外部分發(fā)達國家供水管網(wǎng)漏損率

1.2 國內(nèi)供水管網(wǎng)漏損現(xiàn)狀

管網(wǎng)周圍地面凹陷、水資源被浪費都是管網(wǎng)漏損帶來的最直接影響。雖然中國城市供水量、供水管長、總用水量、用水普及率逐年增長，但供水企業(yè)仍面臨各種困難，如管道老化、管材差、超期服役的管網(wǎng)等。根據(jù)中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部官方數(shù)據(jù)統(tǒng)計，近十年中國每年漏失的水量高達700多億立方米，足夠滿足1億居民用水。

據(jù)中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部（以下簡稱：住建部）官方資料，國內(nèi)漏損率超過13%的城市有500 多個，供水管網(wǎng)漏損給我國帶來了嚴重的經(jīng)濟損失。

根據(jù)住建部官方數(shù)據(jù)統(tǒng)計[8]，2011~2020年中國城市供水管道平均管網(wǎng)漏損率見圖2。

圖2 2011~2020年中國城市平均供水管網(wǎng)漏損率

從圖2 可以得知：我國城市平均供水管網(wǎng)漏損率從2013 年開始，逐年減少，可見近幾年國家在供水管網(wǎng)漏損治理方面做出了巨大努力，也取得了一定成效，但是漏損率仍較高。

1.3 國內(nèi)外供水管網(wǎng)漏損現(xiàn)狀對比

與國外發(fā)達國家相比，中國管網(wǎng)的漏損率相對較高，平均管網(wǎng)漏損率為15.66%，而部分發(fā)達國家僅為6%~8%。歐洲部分國家和地區(qū)平均單位管長漏損量為0.77m3/km?h，而中國平均單位管長漏損為1.85m3/km?h。中國部分偏遠地區(qū)供水設(shè)施老舊，管理技術(shù)仍不夠完善，導(dǎo)致管網(wǎng)漏損率仍居高不下。而部分發(fā)達國家很早就開始關(guān)注管網(wǎng)漏損問題，因此不管在技術(shù)還是管理方式上都具有借鑒作用。

2 城市供水管網(wǎng)漏損原因

2.1 供水管道腐蝕老化現(xiàn)象嚴重

老舊城區(qū)由于基礎(chǔ)設(shè)施落后，加上管網(wǎng)維護不到位、使用年限較長等原因?qū)е鹿芫W(wǎng)腐蝕老化現(xiàn)象嚴重。管道內(nèi)壁的銹蝕物質(zhì)會隨著水流沖刷作用進入居民的生活用水中，影響居民的生活。此外，余氯因管道結(jié)垢被耗盡，導(dǎo)致水中滋生各類細菌，加劇管道腐蝕，水質(zhì)惡化，發(fā)生二次污染，降低管網(wǎng)輸水能力。

2.2 管道超限服役導(dǎo)致漏損現(xiàn)象嚴重

對于沒有做內(nèi)襯的管道或者內(nèi)部防腐不到位的，較易銹蝕，加上早期建設(shè)的管道使用年限較長，或多或少的會存在漏損問題，從而加大水資源的浪費，使得供水成本增大。

不同年份管網(wǎng)敷設(shè)占比情況及管道材質(zhì)占比情況分別見圖3和圖4。其中部分管道使用年限已經(jīng)超過50年，存在很大程度的漏損風險。管材較差也會削弱管網(wǎng)壽命，造成漏損。

圖3 不同年份管道敷設(shè)占比情況

圖4 不同管材占比情況

2.3 供水管網(wǎng)缺乏維護和管理

由于部分城市管道建立的時間較長，缺乏相關(guān)的資料。加上有關(guān)部門沒有科學有效地對管網(wǎng)進行定期管理和維護，這就使得管理人員無法詳細了解到供水管網(wǎng)的管材、管徑、使用年限以及可能存在的漏損區(qū)域，導(dǎo)致后期供水管網(wǎng)的管理與維護較難。

部分管理部門缺乏相應(yīng)的管理知識和能力，依靠經(jīng)驗指導(dǎo)工人工作。大部分城市管網(wǎng)資料沒有建立起系統(tǒng)化、智慧化的管理方案，不能第一時間對管網(wǎng)漏損地方進行預(yù)警和排查。

3 漏損問題解決方法

3.1 更新改造老舊、超限管網(wǎng)

改造超年限、破損、管材差的管道。選用優(yōu)質(zhì)管材，諸如，鋼管、鑄鐵管等。改造老舊小區(qū)管網(wǎng)，便于用水計量管理，實行一戶一表制。

3.2 分區(qū)計量

實施供水管網(wǎng)分區(qū)計量原則，完善其他用水計量管理，諸如，消防、綠化、市政等用水量，這樣才能準確計量用水量。

3.3 壓力調(diào)控

根據(jù)水量變化特征，合理調(diào)度供水壓力，均衡高、低壓區(qū)。水量小時，合理降壓，逐步均衡管網(wǎng)壓力，降低漏損量。

3.4 供水管網(wǎng)智能化建設(shè)

部分城市由于信息化水平低，缺乏足夠的管網(wǎng)數(shù)據(jù)，只能憑借經(jīng)驗控漏。基于物聯(lián)網(wǎng)搭建智慧管理平臺，進行信息化、常態(tài)化、科學化的管理，實時監(jiān)測管網(wǎng)水量、水質(zhì)、水壓變化，對管網(wǎng)漏損的位置能夠準確查找，并及時控制漏損。

3.5 不斷完善和提升管理制度

部分供水企業(yè)開展漏損工作不到位、內(nèi)部管理制度不完善、員工積極性不高，導(dǎo)致管網(wǎng)漏損嚴重。因此企業(yè)要進行嚴格的績效考核，完善相關(guān)管理制度，落實責任制，規(guī)范工作流程，提高相關(guān)人員的專業(yè)技能。同時地方政府也要加大對管網(wǎng)控漏的資金投入。

4 供水管網(wǎng)漏損控制技術(shù)的應(yīng)用

漏損控制技術(shù)包括常用的硬件檢漏技術(shù)和通過建立供水管網(wǎng)模型預(yù)測管網(wǎng)漏損時間，定位漏損點等。單獨使用某一種方法效果不盡如人意，需二者結(jié)合使用，節(jié)約人力、物力。目前我國較為有效的控漏檢漏方法為采用DMA 分區(qū)計量方式，在部分試驗區(qū)已取得較好的結(jié)果，漏損率顯著下降，但普及率較低，管理還不夠完善。

4.1 供水管網(wǎng)模型的研究

通過管網(wǎng)模型，對管網(wǎng)漏損區(qū)域進行預(yù)測和定位，及時采取措施，減少經(jīng)濟損失。基于算法或者水力模擬軟件構(gòu)建的供水管網(wǎng)模型的方法在一定程度上可以對管網(wǎng)漏損的概率進行預(yù)測，對管網(wǎng)漏損區(qū)域進行粗略定位，縮小檢測范圍[3-4]。但是建模過程較為復(fù)雜，且影響管網(wǎng)漏損的因素較多，導(dǎo)致模型的精確度及可靠性還有待提高[5]。

4.2 DMA分區(qū)計量管理體系

在DMA 分區(qū)計量中，閥門數(shù)量與壓降成正比，超過此范圍，壓降不明顯；閥門數(shù)量與漏損量成反比，閥門數(shù)量越多，漏損量越少[6]。

在控漏方面，北京市采用獨立分區(qū)計量和壓力調(diào)控的手段。同時建立管網(wǎng)GIS模型和水力模型系統(tǒng)對管網(wǎng)壓力進行優(yōu)化。建立專職檢漏人員，將人工查找定位與遠程監(jiān)測相結(jié)合，并不斷推進衛(wèi)星探漏等技術(shù)，查找暗漏、破損的管網(wǎng)。通過上述技術(shù)措施，北京市漏損率連續(xù)10 年下降，降到9.85%[7]。紹興市通過開展全面管網(wǎng)普查，通過完善分區(qū)建設(shè)、信息化，智能化的管網(wǎng)控制措施，漏損率從20%降到5%，具有很強的示范帶頭作用。鄭州市通過完善分區(qū)計量管理，結(jié)合壓力調(diào)控，搭建物聯(lián)網(wǎng)智能平臺等措施，進行智能檢漏控漏。五年內(nèi)，改造老舊管網(wǎng)112余公里，建立一級計量分區(qū)7個、二級25 個、獨立的子分區(qū)（DMA）1882 個。實現(xiàn)了漏損率從2011年的23.63%到2020年的7.61%飛躍。

實行DMA 分區(qū)計量方法，在檢漏控漏方面成效顯著。可以將DMA 方法與供水管網(wǎng)模型結(jié)合，同時結(jié)合智能化管理或者分區(qū)管理或者安裝多個閥門調(diào)控管道壓力的思路進行優(yōu)化完善并提高控漏效果。

5 結(jié)語

中國的供水管網(wǎng)長度、供水普及率以及供水量正在逐年上升，但是，漏損率仍居高不下。影響管網(wǎng)漏損的原因有很多，采用單一的漏損控制方法是無法取得良好的治理效果，必須雙管齊下，將硬件檢測與軟件模型進行結(jié)合。首先采用軟件模型進行大范圍地查找，找到管網(wǎng)漏損區(qū)域，再運用硬件設(shè)備小范圍查找，實現(xiàn)從出現(xiàn)漏損再去補救到精準定位節(jié)約人力物力的轉(zhuǎn)變。但是建模的過程較復(fù)雜，由于管網(wǎng)資料不健全，且導(dǎo)致管網(wǎng)漏損的原因有很多，諸如管材、管徑和埋深以及管道周圍自然因素的干擾等原因，致使模型很大程度上不能很好地模擬自然條件下管網(wǎng)漏損情況，模型的精確度以及在實際工程中的使用情況均較低。部分實驗區(qū)域及城市通過采取DMA 分區(qū)計量技術(shù)并結(jié)合管網(wǎng)模型及智能化管理，最終取得較好成效。企業(yè)應(yīng)當結(jié)合實際情況，制定與本地區(qū)供水管網(wǎng)相匹配的管理措施，進行智能化管理，從而實現(xiàn)有效的控漏檢漏。