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(lái)水集團有限責任公司，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(wèn)題和挑戰。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(lái)水集團持續實(shí)施精細化管網(wǎng)漏損控制并取得了顯著(zhù)成效。介紹了集團漏損的基本情況和國際對標分析結果。針對國內供水行業(yè)實(shí)際情況，提出了對國際標準水平衡表的修正方法并在北京市供水管網(wǎng)中進(jìn)行了應用,重點(diǎn)介紹了集團近年來(lái)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)濟效益、保障首都安全供水的客觀(guān)要求。

為此，北京自來(lái)水集團有限責任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)集團)近年來(lái)開(kāi)展了與國際先進(jìn)水平的對標分析、水平衡分析方法等技術(shù)研究工作，在此基礎上制定和推進(jìn)了各項漏損控制技術(shù)方案的實(shí)施,漏損控制取得顯著(zhù)成效。

1    集團漏損基本情況及對標分析

1.1    集團漏損率基本情況

2000年以前，集團漏損率一直控制在8%以?xún)取?/span>2000年8月實(shí)行查表入戶(hù)以來(lái)，由于總分表誤差導致集團的供水漏損率大幅度上升，集團供水范圍隨城市發(fā)展不斷擴大以及2005年以來(lái)實(shí)施的一戶(hù)一表改造，使居民總分表誤差導致的水量損失進(jìn)一步增加。近年來(lái)，集團持續加大漏損控制工作力度，漏損率穩中有降,漏損率在18%左右。

1.2    國內漏損率情況

根據中國城鎮供水排水協(xié)會(huì )出版的《城市供水統計年鑒》，對2005年以來(lái)我國32個(gè)省會(huì )城市的平均漏損率進(jìn)行了統計

從總體看，集團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，國內大部分漏損率<15%的城市，查表到戶(hù)的實(shí)現率比較低，部分城市六層樓以上由物業(yè)統一查表收費，避免了由于總分表帶來(lái)的計量誤差。

1.3    國際漏損率情況

根據相關(guān)資料，全球平均漏損率估計為35%。其中發(fā)達國家平均為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    國際對標分析情況

①    配水管線(xiàn)的管材特別是支線(xiàn)管材存在差距。集團支線(xiàn)管材大部分是鍍鋅管、鋼塑復合管；發(fā)達國家支線(xiàn)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(xiàn)95%為球墨鑄鐵管，配水支線(xiàn)100%為不銹鋼管。

②    計量范圍存在較大差別。集團大部分居民用戶(hù)已實(shí)施查表入戶(hù)；發(fā)達國家一般以物業(yè)樓宇為管理單位，按居民用戶(hù)總表計費。

③    計量設備和信息采集方式存在差別。集團用戶(hù)計量表具大部分為普通機械表（B級表），采用人工抄表方式；漏損率較低的發(fā)達國家用戶(hù)計量表具大多為高精度水表（C級表），采用電話(huà)報數方式。

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

2     水平衡分析

2.1    標準水平衡表的修正

我國雖然規定了漏損率的計算方法及評定標準，但對如何確定各構成要素的影響程度，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，根據供水系統水量平衡原理，制定了標準水量平衡表，清晰地定義了各部分水量，結束了之前漏損各組成部分不明確的狀況。目前，國際水協(xié)的標準水量平衡表已經(jīng)被很多國家的供水部門(mén)采用，并將其作為供水管網(wǎng)漏損控制工作的基本依據。

由于國內外管網(wǎng)運行管理情況存在較大差異，對標準水量平衡表的部分內容進(jìn)行了調整和細化。一是摒棄了“表觀(guān)漏損”這一難以理解的術(shù)語(yǔ)，而將計量誤差單獨拿出來(lái)作為一個(gè)大項，將竊水、用戶(hù)拒查、水表漏立戶(hù)等造成的損失統一歸入“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)運行管理實(shí)際情況，且各項概念更加清晰，不容易給人帶來(lái)誤解(見(jiàn)表2)。在表2的水量平衡表中，供水總量和收費合法用水量可根據計量數據直接計算，免費合法用水量主要是市政消防滅火及訓練用水量，可通過(guò)向消防部門(mén)收集相關(guān)數據獲得。其他免費合法用水量（如管線(xiàn)沖洗等）也可通過(guò)計量或估算方式獲得。但在漏損水量的構成要素中，真實(shí)漏失、計量誤差和其他損失均無(wú)法直接計算。

計量誤差是由于各級計量表具之間的計量差值以及水表本身計量性能限制造成的水量損失，前者主要是居民查表入戶(hù)后的總分表誤差，后者主要是大用戶(hù)水表的計量誤差。通過(guò)開(kāi)展總分表計量誤差實(shí)驗以及不同計量精度水表的串聯(lián)實(shí)驗，可以得到這兩種因素的計量損失率,從而能夠確定整個(gè)管網(wǎng)由于計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)根據檢測到的漏點(diǎn)數量、各個(gè)漏點(diǎn)漏水流量和存在時(shí)間的估計值來(lái)計算真實(shí)漏失。一方面，這種方法對各個(gè)因子的估計值存在很大誤差，導致最終計算結果誤差也很大。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，計算結果越接近于客觀(guān)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”的錯覺(jué)。

盡管竊水、水表漏立戶(hù)等其他損失的水量也無(wú)法直接獲得，但供水企業(yè)可根據實(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%），估算結果存在的誤差對水平衡分析結果影響較小。因此，在進(jìn)行漏損水量構成要素的計算時(shí)，應將真實(shí)漏失作為計算的最后一項，用漏損水量減去計量誤差和其他損失估計值之后得到。

2.2    計量誤差實(shí)驗研究

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

大用戶(hù)水表計量誤差，由于計量技術(shù)及成本因素，出廠(chǎng)水計量一般采用精度為0.5%的流量計，用戶(hù)計量采用B級普通機械水表，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)生計量誤差。根據水表口徑、月均用水量和用水特性的不同，選擇具有代表性的大用戶(hù)開(kāi)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。通過(guò)對實(shí)驗結果的比較和分析，得出集團目前在用的DN40以上大口徑水表計量誤差率平均為4.32%。

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

根據上述實(shí)驗結果和各部分用水量占總用水量的比重，即可計算各部分計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(lái)，不斷加大實(shí)施管網(wǎng)消隱改造、一戶(hù)一表改造、內噴涂等改造力度，使管網(wǎng)狀況顯著(zhù)改善，幾年來(lái)平均管齡一直維持在18~19年，管網(wǎng)處于相對穩定運行期，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)隱患綜合檢測機制，通過(guò)管網(wǎng)漏失預警系統，結合傳統聽(tīng)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)檢出率達到了近70%，近年管網(wǎng)事故持續以15%的比率下降。

3.3    實(shí)施管網(wǎng)精細化管理

3.3.1    分區調度

分區調度是指結合水廠(chǎng)分布和自然地面高程，將供水管網(wǎng)分為幾個(gè)相對獨立的供水區域，對每個(gè)大區通過(guò)調節和關(guān)閉管網(wǎng)現有閥門(mén)，分別實(shí)施供水調度并分別調控供水壓力，從而達到整個(gè)管網(wǎng)經(jīng)濟運行的目的。在保證滿(mǎn)足有效需求的前提下，對西南部田村山、東北部孫河和五廠(chǎng)供水區域采取相對獨立的供水調度，實(shí)現了“一張大網(wǎng)、三個(gè)區域”的供水調度格局。

3.3.2   區域控壓

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

3.3.3   小區計量

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

3.4    強化計量管理和營(yíng)銷(xiāo)質(zhì)量控制

①    將各水廠(chǎng)配水泵機組及主要干管，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并定期進(jìn)行校準。

②    為減少表具計量誤差導致的水量損失，將月均用水量>1 000 m³的大用戶(hù)水表更換為高精度水表或電磁流量計并實(shí)現無(wú)線(xiàn)遠傳。

       ③        開(kāi)發(fā)營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )工作平臺（手持抄表系統），規范營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)流程，實(shí)現營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)全過(guò)程的監督控制。

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(kāi)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、偷竊水及欠費的收繳力度。

4    進(jìn)一步開(kāi)展漏損控制的思考

4.1    構建管網(wǎng)實(shí)時(shí)監測管理系統

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、可控、可分析、可管理的管網(wǎng)實(shí)時(shí)監測系統，實(shí)現真實(shí)漏失和管網(wǎng)竊水的及時(shí)監測和評估。

4.2    建設計量傳遞和責任考核管理體系

在建立從源頭到龍頭的全過(guò)程計量傳遞體系基礎上，劃分漏損責任考核區明確責任部門(mén)各自承擔的漏損控制任務(wù)，通過(guò)激勵約束機制，形成漏損控制指標逐級傳遞和共同承擔的責任考核管理體系。

4.3    充實(shí)計量管理、漏損管理和營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)隊伍

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

②    培養熟練掌握各種漏損控制技術(shù)應用的技術(shù)人員，培養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伍。

③    以質(zhì)量控制為中心，以“應收盡收、應查盡查”為目標，形成一支高質(zhì)量的營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)隊伍。

4.4    繼續開(kāi)展漏損控制技術(shù)的研究和應用

依托“十二五”水專(zhuān)項，針對漏損控制過(guò)程中普遍存在的關(guān)鍵、共性問(wèn)題進(jìn)行系統研究，提出適用于我國供水管網(wǎng)情況的水平衡分析方法；繼續開(kāi)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(xiāo)差管理指南。

5    結語(yǔ)

通過(guò)構建1個(gè)系統（管網(wǎng)實(shí)時(shí)監測管理系統）、建設2個(gè)體系（計量管理和漏損目標責任管理考核體系）、充實(shí)3支隊伍（計量管理隊伍、漏損管理隊伍、營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)隊伍）、應用4項技術(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)漏損控制的精細化和智能化，實(shí)現節能降耗和管網(wǎng)優(yōu)化運行。

（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）