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供水管網(wǎng)漏損控制研究和實(shí)踐

劉鎖祥，趙順萍，曹楠，劉闊

(北京市自來水集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京100031)

摘要：供水管網(wǎng)漏損是全球供水行業(yè)面臨的共同問題和挑戰(zhàn)。北京是世界上最缺水的大城市之一，為有效減少管網(wǎng)漏損，相對增加供水能力，北京市自來水集團(tuán)持續(xù)實(shí)施精細(xì)化管網(wǎng)漏損控制并取得了顯著成效。介紹了集團(tuán)漏損的基本情況和國際對標(biāo)分析結(jié)果。針對國內(nèi)供水行業(yè)實(shí)際情況，提出了對國際標(biāo)準(zhǔn)水平衡表的修正方法并在北京市供水管網(wǎng)中進(jìn)行了應(yīng)用,重點(diǎn)介紹了集團(tuán)近年來采取的漏損控制措施及成效，并對下一步漏損控制思路和方向進(jìn)行了展望。

北京是世界上最缺水的大城市之一，人均水資源不足300 m³，僅為世界平均水平的1/30。由于北京市的快速發(fā)展、人口急劇膨脹以及水資源匱乏等因素影響，用水需求已逼近能力極限。實(shí)施精細(xì)化管網(wǎng)漏損控制，有效減少管網(wǎng)漏損，相對增加供水能力，既是節(jié)約水資源、緩解供需矛盾重要而可行的手段，也是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、保障首都安全供水的客觀要求。

為此，北京自來水集團(tuán)有限責(zé)任公司(以下簡稱集團(tuán))近年來開展了與國際先進(jìn)水平的對標(biāo)分析、水平衡分析方法等技術(shù)研究工作，在此基礎(chǔ)上制定和推進(jìn)了各項(xiàng)漏損控制技術(shù)方案的實(shí)施,漏損控制取得顯著成效。

1    集團(tuán)漏損基本情況及對標(biāo)分析

1.1    集團(tuán)漏損率基本情況

2000年以前，集團(tuán)漏損率一直控制在8%以內(nèi)。2000年8月實(shí)行查表入戶以來，由于總分表誤差導(dǎo)致集團(tuán)的供水漏損率大幅度上升，集團(tuán)供水范圍隨城市發(fā)展不斷擴(kuò)大以及2005年以來實(shí)施的一戶一表改造，使居民總分表誤差導(dǎo)致的水量損失進(jìn)一步增加。近年來，集團(tuán)持續(xù)加大漏損控制工作力度，漏損率穩(wěn)中有降,漏損率在18%左右。

1.2    國內(nèi)漏損率情況

根據(jù)中國城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì)出版的《城市供水統(tǒng)計(jì)年鑒》，對2005年以來我國32個(gè)省會(huì)城市的平均漏損率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)

從總體看，集團(tuán)漏損率一直低于同期全國32個(gè)省會(huì)城市的漏損率平均值。此外，國內(nèi)大部分漏損率<15%的城市，查表到戶的實(shí)現(xiàn)率比較低，部分城市六層樓以上由物業(yè)統(tǒng)一查表收費(fèi)，避免了由于總分表帶來的計(jì)量誤差。

1.3    國際漏損率情況

根據(jù)相關(guān)資料，全球平均漏損率估計(jì)為35%。其中發(fā)達(dá)國家平均為15%，歐亞大陸平均為30%，發(fā)展中國家平均為35%。在歐洲國家中，東歐國家漏損率一般為40%，奧地利、德國、丹麥、荷蘭等國漏損率在10%以下，其他歐洲國家漏損率約為17%~32%。美國平均漏損率為22%（2011年），澳大利亞墨爾本漏損率為9.3%（2013年），日本東京漏損率由1965年的18%降至2009年的3%。

1.4    國際對標(biāo)分析情況

①    配水管線的管材特別是支線管材存在差距。集團(tuán)支線管材大部分是鍍鋅管、鋼塑復(fù)合管；發(fā)達(dá)國家支線管材大部分采用不銹鋼和銅質(zhì)管材。例如：日本東京都目前配水干線95%為球墨鑄鐵管，配水支線100%為不銹鋼管。

②    計(jì)量范圍存在較大差別。集團(tuán)大部分居民用戶已實(shí)施查表入戶；發(fā)達(dá)國家一般以物業(yè)樓宇為管理單位，按居民用戶總表計(jì)費(fèi)。

③    計(jì)量設(shè)備和信息采集方式存在差別。集團(tuán)用戶計(jì)量表具大部分為普通機(jī)械表（B級表），采用人工抄表方式；漏損率較低的發(fā)達(dá)國家用戶計(jì)量表具大多為高精度水表（C級表），采用電話報(bào)數(shù)方式。

④    漏損評價(jià)方法存在差距。國內(nèi)目前僅以漏損率作為漏損控制的評定標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)達(dá)國家按標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行水平衡分析，將漏損水量分解為真實(shí)漏失和表觀漏損，以利于有針對性開展漏損控制。

2     水平衡分析

2.1    標(biāo)準(zhǔn)水平衡表的修正

我國雖然規(guī)定了漏損率的計(jì)算方法及評定標(biāo)準(zhǔn)，但對如何確定各構(gòu)成要素的影響程度，缺乏必要的分析方法。國際水協(xié)在考察了世界各國的供水情況后，根據(jù)供水系統(tǒng)水量平衡原理，制定了標(biāo)準(zhǔn)水量平衡表，清晰地定義了各部分水量，結(jié)束了之前漏損各組成部分不明確的狀況。目前，國際水協(xié)的標(biāo)準(zhǔn)水量平衡表已經(jīng)被很多國家的供水部門采用，并將其作為供水管網(wǎng)漏損控制工作的基本依據(jù)。

由于國內(nèi)外管網(wǎng)運(yùn)行管理情況存在較大差異，對標(biāo)準(zhǔn)水量平衡表的部分內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整和細(xì)化。一是摒棄了“表觀漏損”這一難以理解的術(shù)語，而將計(jì)量誤差單獨(dú)拿出來作為一個(gè)大項(xiàng)，將竊水、用戶拒查、水表漏立戶等造成的損失統(tǒng)一歸入“其他損失”。二是將真實(shí)漏失分為明漏、暗漏、背景漏失和水箱、水池的滲漏及溢流。修正后的水平衡表更符合我國供水企業(yè)運(yùn)行管理實(shí)際情況，且各項(xiàng)概念更加清晰，不容易給人帶來誤解(見表2)。在表2的水量平衡表中，供水總量和收費(fèi)合法用水量可根據(jù)計(jì)量數(shù)據(jù)直接計(jì)算，免費(fèi)合法用水量主要是市政消防滅火及訓(xùn)練用水量，可通過向消防部門收集相關(guān)數(shù)據(jù)獲得。其他免費(fèi)合法用水量（如管線沖洗等）也可通過計(jì)量或估算方式獲得。但在漏損水量的構(gòu)成要素中，真實(shí)漏失、計(jì)量誤差和其他損失均無法直接計(jì)算。

計(jì)量誤差是由于各級計(jì)量表具之間的計(jì)量差值以及水表本身計(jì)量性能限制造成的水量損失，前者主要是居民查表入戶后的總分表誤差，后者主要是大用戶水表的計(jì)量誤差。通過開展總分表計(jì)量誤差實(shí)驗(yàn)以及不同計(jì)量精度水表的串聯(lián)實(shí)驗(yàn)，可以得到這兩種因素的計(jì)量損失率,從而能夠確定整個(gè)管網(wǎng)由于計(jì)量誤差造成的損失水量。

真實(shí)漏失的估算則非常困難。目前我國一部分供水企業(yè)根據(jù)檢測到的漏點(diǎn)數(shù)量、各個(gè)漏點(diǎn)漏水流量和存在時(shí)間的估計(jì)值來計(jì)算真實(shí)漏失。一方面，這種方法對各個(gè)因子的估計(jì)值存在很大誤差，導(dǎo)致最終計(jì)算結(jié)果誤差也很大。另一方面，該方法僅僅考慮了已經(jīng)檢出的管網(wǎng)漏點(diǎn)，實(shí)際上任何管網(wǎng)總是會(huì)存在很多未能檢測到的漏點(diǎn)。檢出的漏點(diǎn)越多，計(jì)算結(jié)果越接近于客觀存在的真實(shí)漏失，但同時(shí)也會(huì)給人一種“檢漏越多，真實(shí)漏失越多”的錯(cuò)覺。

盡管竊水、水表漏立戶等其他損失的水量也無法直接獲得，但供水企業(yè)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行估算，并且其他損失水量占供水總量的比例較?。ㄒ话慵s為供水總量的1%~3%），估算結(jié)果存在的誤差對水平衡分析結(jié)果影響較小。因此，在進(jìn)行漏損水量構(gòu)成要素的計(jì)算時(shí)，應(yīng)將真實(shí)漏失作為計(jì)算的最后一項(xiàng)，用漏損水量減去計(jì)量誤差和其他損失估計(jì)值之后得到。

2.2    計(jì)量誤差實(shí)驗(yàn)研究

按照用戶特點(diǎn)，對平房院、居民樓和單位用戶（也稱大用戶）三部分分別進(jìn)行計(jì)量誤差分析，以確定各部分計(jì)量誤差的影響程度。

大用戶水表計(jì)量誤差，由于計(jì)量技術(shù)及成本因素，出廠水計(jì)量一般采用精度為0.5%的流量計(jì)，用戶計(jì)量采用B級普通機(jī)械水表，精度為2%~5%，由于始動(dòng)流量及精度差異，不可避免地會(huì)產(chǎn)生計(jì)量誤差。根據(jù)水表口徑、月均用水量和用水特性的不同，選擇具有代表性的大用戶開展精度較高的C級表與目前在用的精度相對較低的B級表的串聯(lián)實(shí)驗(yàn)。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較和分析，得出集團(tuán)目前在用的DN40以上大口徑水表計(jì)量誤差率平均為4.32%。

總分表計(jì)量誤差：通過對一戶一表改造后的平房院以及居民樓房總分表計(jì)量差額的調(diào)查研究，一戶一表改造后平房院總、分表的計(jì)量差額率為8.01%。查表入戶后居民樓房的總、分表計(jì)量差額率為14.36%。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果和各部分用水量占總用水量的比重，即可計(jì)算各部分計(jì)量誤差對漏損率的影響程度。

3    漏損控制主要措施及成效

3.1    加大管網(wǎng)改造力度

2003年以來，不斷加大實(shí)施管網(wǎng)消隱改造、一戶一表改造、內(nèi)噴涂等改造力度，使管網(wǎng)狀況顯著改善，幾年來平均管齡一直維持在18~19年，管網(wǎng)處于相對穩(wěn)定運(yùn)行期，有效降低了管網(wǎng)漏損。

3.2    主動(dòng)消除管網(wǎng)隱患

建立管網(wǎng)隱患綜合檢測機(jī)制，通過管網(wǎng)漏失預(yù)警系統(tǒng)，結(jié)合傳統(tǒng)聽漏技術(shù)，提高管網(wǎng)隱患主動(dòng)檢出率。2013年管網(wǎng)破損隱患主動(dòng)檢出率達(dá)到了近70%，近年管網(wǎng)事故持續(xù)以15%的比率下降。

3.3    實(shí)施管網(wǎng)精細(xì)化管理

3.3.1    分區(qū)調(diào)度

分區(qū)調(diào)度是指結(jié)合水廠分布和自然地面高程，將供水管網(wǎng)分為幾個(gè)相對獨(dú)立的供水區(qū)域，對每個(gè)大區(qū)通過調(diào)節(jié)和關(guān)閉管網(wǎng)現(xiàn)有閥門，分別實(shí)施供水調(diào)度并分別調(diào)控供水壓力，從而達(dá)到整個(gè)管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。在保證滿足有效需求的前提下，對西南部田村山、東北部孫河和五廠供水區(qū)域采取相對獨(dú)立的供水調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了“一張大網(wǎng)、三個(gè)區(qū)域”的供水調(diào)度格局。

3.3.2   區(qū)域控壓

區(qū)域控壓是指對供水量>10×10⁴  m³/d且相對獨(dú)立的地區(qū)，采取關(guān)閉現(xiàn)有閥門、在區(qū)域入口增設(shè)壓力控制閥等措施形成獨(dú)立的供水區(qū)域，并根據(jù)用水情況實(shí)施壓力調(diào)控。目前已累計(jì)建成望京、回龍觀、亦莊等6個(gè)壓力控制區(qū)。

3.3.3   小區(qū)計(jì)量

小區(qū)計(jì)量是指以獨(dú)立計(jì)量區(qū)（DMA）技術(shù)為管理手段，將管網(wǎng)終端用戶分割成封閉、相對獨(dú)立的供水區(qū)域。目前已完成寶盛里、馬連洼梅園等25處DMA試點(diǎn)區(qū)域建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域漏失水平的量化評估和新增漏失的快速預(yù)警，并對壓力較高的小區(qū)進(jìn)行壓力控制。

3.4    強(qiáng)化計(jì)量管理和營銷質(zhì)量控制

①    將各水廠配水泵機(jī)組及主要干管，全部安裝了精度等級為0.5％的管道式電磁或超聲波流量計(jì)并定期進(jìn)行校準(zhǔn)。

②    為減少表具計(jì)量誤差導(dǎo)致的水量損失，將月均用水量>1 000 m³的大用戶水表更換為高精度水表或電磁流量計(jì)并實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)傳。

       ③        開發(fā)營銷業(yè)務(wù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)工作平臺(tái)（手持抄表系統(tǒng)），規(guī)范營銷業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)營銷業(yè)務(wù)全過程的監(jiān)督控制。

④    建立完善由班組互查、分公司抽查、稽查抽查組成的三級質(zhì)量控制體系，開展了施工臨時(shí)用水、洗浴用水、綠化和道路澆灑用水普查，加大對私接、偷竊水及欠費(fèi)的收繳力度。

4    進(jìn)一步開展漏損控制的思考

4.1    構(gòu)建管網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測管理系統(tǒng)

完善管網(wǎng)壓力、流量、水質(zhì)的動(dòng)態(tài)收集與管理，建立可監(jiān)、可控、可分析、可管理的管網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)漏失和管網(wǎng)竊水的及時(shí)監(jiān)測和評估。

4.2    建設(shè)計(jì)量傳遞和責(zé)任考核管理體系

在建立從源頭到龍頭的全過程計(jì)量傳遞體系基礎(chǔ)上，劃分漏損責(zé)任考核區(qū)明確責(zé)任部門各自承擔(dān)的漏損控制任務(wù)，通過激勵(lì)約束機(jī)制，形成漏損控制指標(biāo)逐級傳遞和共同承擔(dān)的責(zé)任考核管理體系。

4.3    充實(shí)計(jì)量管理、漏損管理和營銷服務(wù)隊(duì)伍

①    整合計(jì)量管理體系與管理程序，研究從源頭到用戶不同屬性的計(jì)量要求，形成一支計(jì)量方案選擇、設(shè)計(jì)、管理、跟蹤維護(hù)、校驗(yàn)、故障及周期更換為一體的計(jì)量管理隊(duì)伍。

②    培養(yǎng)熟練掌握各種漏損控制技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)人員，培養(yǎng)漏損查找定位的技術(shù)工人，形成一支高效的漏損控制管理隊(duì)伍。

③    以質(zhì)量控制為中心，以“應(yīng)收盡收、應(yīng)查盡查”為目標(biāo)，形成一支高質(zhì)量的營銷服務(wù)隊(duì)伍。

4.4    繼續(xù)開展漏損控制技術(shù)的研究和應(yīng)用

依托“十二五”水專項(xiàng)，針對漏損控制過程中普遍存在的關(guān)鍵、共性問題進(jìn)行系統(tǒng)研究，提出適用于我國供水管網(wǎng)情況的水平衡分析方法；繼續(xù)開展壓力控制、DMA、管網(wǎng)水力模擬等技術(shù)研究，形成綜合性產(chǎn)銷差管理指南。

5    結(jié)語

通過構(gòu)建1個(gè)系統(tǒng)（管網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測管理系統(tǒng)）、建設(shè)2個(gè)體系（計(jì)量管理和漏損目標(biāo)責(zé)任管理考核體系）、充實(shí)3支隊(duì)伍（計(jì)量管理隊(duì)伍、漏損管理隊(duì)伍、營銷服務(wù)隊(duì)伍）、應(yīng)用4項(xiàng)技術(shù)（水平衡分析、壓力控制、DMA、管網(wǎng)水力模擬）等技術(shù)和管理措施的實(shí)施，進(jìn)一步推進(jìn)漏損控制的精細(xì)化和智能化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和管網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行。

（本文發(fā)表于《中國給水排水》雜志2015年第10期“述評與討論”欄目）