关于城市供水管网分区供水技术分析

2018-02-06刘伟荣

建材与装饰 2018年5期

刘伟荣

（东莞市东江自来水有限公司 523000）

1 引言

对城市发展来说，优质供水是城市居民生活的基本保障，而提升供水管理水平、降低供水产销差对于供水企业提高生产效益具有重大意义，但传统的供水管理手段不能有效识别供水过程中的薄弱环节，进而造成供水收益长期得不到实质提升。在这种情况下，越来越多供水企业开始重视对分区供水技术的应用，通过将该技术引入到城市供水管网中，不仅可以实现对水资源的全方位供应，而且还可以直接确定出影响产销差较高的区域，在此基础上对管理漏损进行有效的监测和控制，从而提升供水收益。同时，采用分区供水技术还可以得到区域的用水规律和特征，这也为供水企业后期的供水调度优化、能耗降低以及供水管网的高效运行提供了准确可靠的数据信息支持。本文正是基于这一出发点，对城市供水管网分区供水技术进行了一些有意义的探讨，希望对完善城市供水系统和优化城市供水管网管理等工作能够有所帮助。

2 国内外供水企业产销差率的现状

所谓的供水产销差率是指供水总量减去有效供水量之差与供水总量的比值，该指标可以直接反映城市供水系统的漏损量，而且最重要的一点就是产销差率可以直接表示供水系统的经济收益情况，这个值越大，说明供水量和已售出水量的差值就越大，即代表了水资源的漏损量就比较大，那么经济收益自然也就比较低。因此，我国供水企业当前的最大问题就是如何能够降低产销差率。

我国地域跨度比较大，不同地区城市的供水管网产销差率也不尽相同，一般北方城市的供水管网产销差率会比较高，例如辽宁等个别地区的供水管网产销差率甚至达到了30～40%，这就说明我国供水企业的供水收益处于较低水平。而对产销差进行系统化的技术控制，在国内尚处于起步初期的摸索阶段，基本步骤以漏水探测为主，以用户用水状况调查为辅，并初步进行了夜间最小流量法的尝试，整体效果还不是十分明显。与之相对的是，国外一些先进供水企业在这方面走在了前列，比如马来西亚哥打基纳巴卢未付费水减少项目，构建了以分区计量为基础的产销差控制体系，具体则包括对以往账单的分析、划分供水封闭监测区、水力学模型的建立及修正、漏水分析、夜间平均流量分析、整体流量分析、水表核查、漏水探测、以及通过压力调控来抑制漏水损失等。因此，采用独立分区计量等技术手段来降低供水管网的产销差率，已经成为我国供水系统现代化建设的当务之急。

3 分区计量区域的建立

分区计量区域主要指拥有一个或多个进水口，并且拥有永久性边界的独立供水区域，并且能对该区域的进、出水流量都进行计量。城市供水管网分区始于20世纪80年代，比较典型的成功案例如伦敦将供水管网划分为16个区，东京将供水管网划分为50个区。分区供水技术对提升管网供水管理水平和降低管网漏损具有重要的意义，我国近年也加大对分区供水技术的研究和实践运用工作。

3.1 分区的原则

在对供水管网进行分区管理时，首先需要掌握所在区域的管网布置情况，只有切实了解供水管网的水力特性，才能实现独立计量区域的科学划分。具体分区原则需要满足以下几点：

（1）应根据城市的实际供水系统和管网分布情况进行分区规划（如图1所示）。在规划独立计量区域的大小时，首先要考虑的因素就是区域内的用户数和管线长度。就目前而言，世界主流的做法是用用户数来确定分区的大小，而每一区域的合理用户数主要都是依靠经验总结。但这种模式可能不适合我国城市的具体情况，我国因为城市人口密度大的缘故，所以在确定分区大小时，应对用户数和管线长度这两个因素进行综合考虑。用户数一般应控制在3000户左右，而管线长度应控制在10km以内，根据这一标准划分的独立计量区域比较符合我国的实际国情。当然，现实中在确定分区大小时，还应根据城市的具体情况做相应的调整。

图1 某DMA分区规划方案

（2）要保证现场具有合适的施工条件。当分区大小确定后，就需要在进水管道安装计量装置，一些位置甚至需要安装新的管道和阀门，而这些都需要通过施工来完成。如果现场不具备相应的施工条件，那么就需要对分区规划作出适当调整。

（3）要最大限度地避免对原管网水力特性的改变。上文已经提到，分区计量区域的构建条件之一就是必须要有永久性的边界来确保供水区域的独立性，所以在进行分区规划时，要在必要的位置添加阀门等设施。但这种改动应尽量不改变原管网的水力特性，所以对阀门等设施的添加数量会有一定的要求。

3.2 检验管网的独立性

在完成分区划分及其相应的施工建设后，还需要对分区的独立性进行检验，其中最常用的方法就是零压测试。该方法是在一个独立计量区域内，先关闭本区域与外界联系的阀门，并确保区域内用户在测试时不会用水，然后在夜间或管网用水量的最低峰，通过打开消火栓来放掉存水的方式来观测管网中的压力变化情况。如果发现压力持续下降，那么就说明所建立的分区是独立的的；反之就说明分区并没有实现完全密闭，此时就应对分区与外界的联系阀门或是否存在相连的管道等情况进

行检查，待问题修复后再进行零压测试，直到测试结论为独立为止。

3.3 测试压力

当分区建立并运行一段时间后，如果有用户反映压力出现不足等问题，就应立即停止运行并查找原因，如有必要还应重新进行规划。

4 独立计量分区监测漏损

在分区建立后，其监测漏损方法主要有两种：①估算法；②最小夜间流量法。这两种方法的前提是该分区内不存在违法偷水的情况。

4.1 估算法

根据对大量数据的统计分析，人们可以构建分区漏水量的经验估算公式，通过将分区内管线长度、管道平均供水压力等参数进行代入，就可以实现对分区漏损的估算。

4.2 最小夜间流量法

最小夜间流量就是利用夜间用水量最小的时段来监测管网的流量，并以此为依据做出时间流量曲线。其中，最小夜间流量包括用户最小夜间用水量和最小夜间漏失水量。最小夜间流量的得出也有两种方法：①通过多次测量夜间最小流量并取中间值的方式来确定，这种方式适合分区规模比较小的情况；②根据公式进行直接计算。用户夜间用水量则可以通过大量的实测统计数据来计算得到。