目前，N市主城區(qū)供水管網(wǎng)共有78處測壓點(diǎn)，測壓點(diǎn)日均壓力值為0.28MPa，說明測壓點(diǎn)布置以監(jiān)測干管供水壓力為主，缺少對壓力不足的支管、小區(qū)的壓力監(jiān)測。
從完整監(jiān)測供水管網(wǎng)運(yùn)行壓力、保障供水安全、降低管道漏損的角度，管線中布置測壓點(diǎn)越多則效果越好，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，須選擇關(guān)鍵代表性位置布置測壓點(diǎn)，并盡可能充分利用現(xiàn)有資源、避免重復(fù)建設(shè)。
建議N市新增主城區(qū)供水管網(wǎng)大用戶用水點(diǎn)、管網(wǎng)水力最不利點(diǎn)、控制點(diǎn)、以及大管段交叉處的壓力監(jiān)測點(diǎn)，依托供水管網(wǎng)計(jì)量分區(qū)，逐步實(shí)現(xiàn)對每個(gè)一級、二級、DMA分區(qū)的流量計(jì)量與壓力監(jiān)測。
2.2.2 供水管線
隨著城市人口數(shù)量的增多，過去鋪設(shè)的供水管網(wǎng)存在著管材落后，管徑偏小，管齡較大的問題。為減少供水管道漏失水量，需要對現(xiàn)狀管網(wǎng)進(jìn)行供水管道更新改造。
N市現(xiàn)狀DN75以上供水管道總長4893.2 km，供水管道管材種類較多，主要包括PE管、普通鑄鐵、鋼管、水泥管、球墨鑄鐵管，占全部管道總長96%以上，其中，PE管最多，占比為26.3%，普通鑄鐵管次之，占比22.4%;鋼管、水泥管、球墨鑄鐵管占比分別為19.99%、15%、13.2%。
管材種類繁多會帶來不同管材銜接以及匹配的問題，導(dǎo)致漏損現(xiàn)象產(chǎn)生。在城市供水管道早期建設(shè)中，對鑄鐵管道接口的設(shè)計(jì)大部分為硬性接口，接口形式以鉛麻接口或水泥和麻接口等為主，容易出現(xiàn)漏水問題；后采用石棉水泥或膨脹水泥等形式作為管道接口，這些形式的接口剛性和握固力較好，但是容易收到外界環(huán)境影響發(fā)生斷裂。而橡膠圈形式的柔性接口可以降低溫差的影響，使得不均勻的沉降問題得到解決，預(yù)防出現(xiàn)外界溫差影響的橫向斷裂，具有較強(qiáng)的安全性和穩(wěn)定性，降低了供水管道接口處漏損出現(xiàn)的可能性。
N市供水管道管徑分布如表2所示，管徑在DN75~400的管道占比約80%，DN400以上的管徑占比約20%。存在管徑普遍偏小的問題。管網(wǎng)管徑偏小會導(dǎo)致管網(wǎng)水頭損失變大，節(jié)點(diǎn)壓力下降等問題。
N市供水管道管齡分布如圖8所示，在所有供水管道中，管齡大于50年的管道總長達(dá)68.37 km，約占DN75以上供水管道總長的1.39%，主要分布于城市現(xiàn)狀建成區(qū)的中心區(qū)域。管齡過大的管道更容易產(chǎn)生破損及斷裂，產(chǎn)生漏損現(xiàn)象。
綜合管齡、管徑及管材3個(gè)因素的考慮，對50年以上管齡的供水管道以及管齡在20年以上的管徑較小、實(shí)際狀況較差、管材落后的管道進(jìn)行管道改造。管道改造的方式主要從管材、管徑進(jìn)行改造。管材方面可以擴(kuò)大球墨鑄鐵管以及塑料管的使用面積，管道接口采用柔性接口；對供水管道中管徑較小的管道進(jìn)行管徑的增大。
在進(jìn)行管道更新的同時(shí)，加強(qiáng)應(yīng)急搶修以及日常巡檢工作。
搶修人員配備交通工具和先進(jìn)的搶修設(shè)備,實(shí)行24 h值班制,并采取分區(qū)域、分口徑管理的搶修管理模式,提高搶修反應(yīng)能力和搶修速度;對搶修人員實(shí)施以搶修數(shù)量、速率、質(zhì)量等為主要內(nèi)容的定量考核計(jì)酬辦法，提高搶修人員的工作積極性。制訂和完善管網(wǎng)搶修預(yù)案,并組織開展實(shí)戰(zhàn)演練,提高了對各類突發(fā)事件的應(yīng)急處理能力；強(qiáng)化搶修隊(duì)伍對供水管網(wǎng)設(shè)施的巡檢、維護(hù)和保養(yǎng)。
2.2.3 供水管網(wǎng)計(jì)量分區(qū)
根據(jù)2021年N市修復(fù)暗漏漏損點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表，從報(bào)漏時(shí)間到確定漏點(diǎn)所花費(fèi)的平均時(shí)間超過24h，有的漏損點(diǎn)超過96h才能確定漏損點(diǎn)位置，效率較低。需要進(jìn)行分區(qū)計(jì)量工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)片區(qū)水量異常，加快相關(guān)信息的傳遞，為下一步應(yīng)急搶修工作的開展節(jié)省時(shí)間。
根據(jù)《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損控制及評定標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ 92-2016,2018年版)中對供水管網(wǎng)分區(qū)管理的規(guī)定，對N市供水管網(wǎng)實(shí)施分區(qū)計(jì)量。對進(jìn)入每個(gè)區(qū)域的流量持續(xù)監(jiān)測，明晰漏損的主要組分與漏控目標(biāo)，及時(shí)確定漏損位置，計(jì)量分區(qū)劃分依據(jù)與方式如表3所示。
分區(qū)計(jì)量管理有兩種基本實(shí)施路線：由最高一級分區(qū)到最低一級分區(qū)（或DMA）逐級細(xì)化的實(shí)施路線，即自上而下的分區(qū)路線。由最低一級分區(qū)（或DMA）到最高一級分區(qū)逐級外擴(kuò)的實(shí)施路線，即自下而上的分區(qū)路線。自上而下和自下而上的分區(qū)路線各有優(yōu)勢，互為補(bǔ)充。供水單位可根據(jù)供水格局、供水管網(wǎng)特征、運(yùn)行狀態(tài)、漏損控制現(xiàn)狀、管理機(jī)制等實(shí)際情況合理選擇，也可以根據(jù)具體情況采用兩者相結(jié)合的路線。
根據(jù)N市主城區(qū)供水格局現(xiàn)狀結(jié)合計(jì)量分區(qū)劃分原則，將計(jì)量分區(qū)級別劃分為三級，一級分區(qū)共9個(gè)，二級分區(qū)共92個(gè)，DMA分區(qū)共455個(gè)。分區(qū)計(jì)量管理實(shí)施方式采取自上而下的分區(qū)路線，由最高一級分區(qū)到DMA分區(qū)逐級細(xì)化進(jìn)行實(shí)施。N市一級與二級計(jì)量分區(qū)分布如圖9所示。
在分區(qū)計(jì)量建設(shè)實(shí)施方面，總體上按照從主城區(qū)中心逐步向外圍輻射的方式開展。同時(shí)，選擇優(yōu)先在漏損相對集中的區(qū)域開展。N市計(jì)量分區(qū)建設(shè)順序?yàn)锳、BF、C-D、E、G-H、J。DMA分區(qū)計(jì)量分布如圖10所示。
實(shí)施DMA分區(qū)計(jì)量可以對區(qū)域內(nèi)用水量、瞬時(shí)流量、最小流量進(jìn)行詳細(xì)準(zhǔn)確的計(jì)量，便于進(jìn)行用水量預(yù)測和經(jīng)濟(jì)評價(jià)；通過DMA加裝壓力調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)入口壓力，實(shí)施壓力管理；根據(jù)最小夜間流量變化曲線可以快速發(fā)現(xiàn)新發(fā)生的管道漏損，縮小漏損點(diǎn)定位查找區(qū)域，輔助漏損點(diǎn)定位；確定不同區(qū)域的漏損程度，識別最大可能漏損區(qū)域，從漏損排查與漏損控制維護(hù)成本比較的角度，科學(xué)指導(dǎo)確定重點(diǎn)漏損監(jiān)測控制區(qū)域。
根據(jù)N市供水特點(diǎn)、管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、用戶集聚等因素，通過在主要供水主干管網(wǎng)上安裝電磁流量計(jì)，在減少測量誤差的情況下，對各分區(qū)流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。為精確測量進(jìn)出一級、二級計(jì)量分區(qū)的流量，在供水管線與一級、二級計(jì)量分區(qū)邊界的交叉處安裝電磁流量計(jì)。
對DMA分區(qū)內(nèi)的小區(qū)進(jìn)行“一戶一表”改造，傳統(tǒng)的水費(fèi)抄收方式主要是參照院落里的總表或是樓房單元進(jìn)行計(jì)算，每個(gè)分表是由居民自己記錄并結(jié)算，這種方式存在比較明顯的弊端：水司以總表為抄收結(jié)算依據(jù)，而用戶各室內(nèi)分表與總表之間往往有很大的計(jì)量誤差，在一定程度上會帶來糾紛與矛盾隱患；總表管道的產(chǎn)權(quán)不明確，如果遇到爆管，不及時(shí)維修必然會造成大量水資源的浪費(fèi)，而費(fèi)用的追繳與責(zé)任的劃分較為困難。完善表務(wù)管理功能，建立單獨(dú)的表務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對水表的全生命周期管理，進(jìn)行“一戶一表”工程的改造，十分有必要性。水表的選擇在符合標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的情況下，著重考慮安裝的便利性、施工的安全性及經(jīng)濟(jì)投入最小化，是否具有遠(yuǎn)傳功能等。
2.2.4 智慧管網(wǎng)
供水管網(wǎng)系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的一部分，智慧城市的建設(shè)離不開智慧管網(wǎng)的建設(shè)。供水管網(wǎng)要達(dá)到智慧的狀態(tài)，需要實(shí)時(shí)掌握供水管網(wǎng)系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行情況和水力狀態(tài)信息，然后，立即做出相應(yīng)的決策方案。N市利用ArcGIS技術(shù)，構(gòu)建了一套供水管網(wǎng)GIS管理及運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)。
供水智能化系統(tǒng)主要功能包括生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測、分區(qū)計(jì)量管理、SCADA生產(chǎn)調(diào)度管理、設(shè)備管理、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、外勤管理等功能。
對于壓力方面，供水智能化系統(tǒng)具備水力計(jì)算模型，能夠以分析圖的形式實(shí)時(shí)反映管網(wǎng)中壓力、流量、流速、供水分界線等運(yùn)行現(xiàn)狀，可以對不同時(shí)刻之間能夠進(jìn)行對比分析，展示發(fā)生變化的信息，針對供水能力不足或事故受影響區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)展示。
對于管線方面，供水智能化系統(tǒng)的管線數(shù)據(jù)依據(jù)三種模式進(jìn)行更新。工程測量人員在管道覆土前可以通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)上傳；搶維修測量人員攜帶智能化測量裝備進(jìn)行現(xiàn)場施工過程中，若觀測到現(xiàn)狀管網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)變化，對管道數(shù)據(jù)進(jìn)行重新采集，并上傳更新；外勤人員上報(bào)了數(shù)據(jù)錯(cuò)誤至GIS系統(tǒng)時(shí)，內(nèi)業(yè)人員在GIS系統(tǒng)進(jìn)行初步審核，對于需現(xiàn)場核查的數(shù)據(jù)，測量人員對現(xiàn)場進(jìn)行錯(cuò)誤GIS數(shù)據(jù)勘查和復(fù)測，復(fù)測完成的數(shù)據(jù)可上傳至后臺GIS系統(tǒng)中。
對于分區(qū)計(jì)量方面，供水智能化系統(tǒng)可以通過瞬時(shí)流量進(jìn)行計(jì)算，展示分區(qū)內(nèi)每天的最小流量和對應(yīng)壓力，推斷漏損位置，通過對分區(qū)內(nèi)今日供水量和前4天供水量對比，并對水量趨勢規(guī)律進(jìn)行分析，可以查找供水管網(wǎng)內(nèi)存在的問題，通過對分區(qū)的進(jìn)水表、出水表、大用戶的水量疊加分析，逐條排除各個(gè)影響元素，可以找到漏損準(zhǔn)確位置，通過對每個(gè)分區(qū)的漏損率排名分析，可以鎖定漏損嚴(yán)重的分區(qū)，并進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控和改造，降低漏損率。
2.3 其他損失水量控制措施
2.3.1 偷盜水量控制
根據(jù)N市數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，N市偷盜水量為807.74萬m3，在總漏損水量中占比11%左右，同樣也是需要重點(diǎn)控制的部分。
普通居民通過計(jì)量儀表盜水，企、事業(yè)單位及洗浴、餐飲業(yè)等通過破壞供水管道、動用公共消防用水的情況比較嚴(yán)重。具體包括四種主要行為：擅自在城市供水管道上連接水管用水的；故意損毀用水計(jì)量裝置，致使用水計(jì)量不準(zhǔn)確或者失效而用水的；非消防需要擅自開啟消防栓用水的；采用其他方式盜用城市供水的，控制措施見表4。
2.3.2 管理措施完善
根據(jù)N市數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，N市未注冊用水和用戶拒查等管理因素導(dǎo)致的損失水量為2611.08萬m3，在總漏損水量中占比24.6%左右，同樣也是需要重點(diǎn)控制的部分。
對于綠化用水，可通過以下管理措施控制水量：綠地實(shí)行分級管理，在綠地的管理上可根據(jù)當(dāng)?shù)厮Y源供需狀況將城市綠地分為不同等級的綠地，并相應(yīng)采用相應(yīng)等級的養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)綠地節(jié)約用水管理科學(xué)化精細(xì)化；設(shè)置公共取水點(diǎn)，實(shí)施市政市容綠化用水定點(diǎn)取水計(jì)量收費(fèi)，供水企業(yè)和市容綠化用水單位簽訂供水合同，并向用水單位統(tǒng)一發(fā)放取水IC卡，需要用水時(shí)，工作人員到取水點(diǎn)刷卡取水即可。
對于未注冊用水及用戶拒查水表導(dǎo)致的水量損失。通過推進(jìn)“一戶一表”改造，避免水量損失。傳統(tǒng)的水費(fèi)抄收方式存在許多弊端：總表和分表之間存在著較大的計(jì)量誤差；其二，相關(guān)工作人員入戶進(jìn)行水表的抄錄工作，必然會給社會帶來負(fù)擔(dān)，也給居民的日常生活造成不便，隨之而來的治安問題也非常棘手；其三，總表管道產(chǎn)權(quán)不夠清楚，如果發(fā)生爆管，維修不及時(shí)必然浪費(fèi)大量水資源，而責(zé)任的劃分和費(fèi)用的追繳必然是難上加難。推進(jìn)“一戶一表”改造工程，有以下優(yōu)點(diǎn)：不再干擾居民日常生活；漏損現(xiàn)象極大緩解；限制用戶偷水、抗費(fèi)；計(jì)量準(zhǔn)確、水壓穩(wěn)定。
同時(shí)，還需要加大宣傳力度，讓人們意識到依法用水的重要性。通過設(shè)立宣傳咨詢臺、懸掛橫幅、擺放知識展板、發(fā)放宣傳手冊等途徑向廣大市民宣傳N市水資源現(xiàn)狀、以及合法用水的意義。
2.4 預(yù)期效果
供水管網(wǎng)供水壓力在滿足用戶需求同時(shí)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)壓力時(shí)空相對均衡；完善更新公共供水管網(wǎng)，新建供水管網(wǎng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)劃建設(shè)，消除管齡50年以上的供水管道；實(shí)現(xiàn)主城區(qū)供水管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量全覆蓋，完成一級、二級計(jì)量分區(qū)建設(shè)，結(jié)合主城區(qū)內(nèi)老舊小區(qū)改造、城市更新及新區(qū)建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)主城區(qū)全域DMA分區(qū)計(jì)量，力爭在1 h內(nèi)發(fā)現(xiàn)并鎖定具體漏點(diǎn)位置；智慧管網(wǎng)建設(shè)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測水力狀態(tài)，快速發(fā)現(xiàn)漏損位置。
通過完善防偷盜政策以及管理政策，對其他損失水量進(jìn)行控制。
N市主城區(qū)通過統(tǒng)籌實(shí)施漏失水量控制措施以及其他損失水量控制措施，預(yù)計(jì)2025年可實(shí)現(xiàn)公共供水管網(wǎng)漏損率不高于7%的目標(biāo)。
03 結(jié) 論
本文以N市為例，從點(diǎn)-線-網(wǎng)-智慧四個(gè)維度出發(fā)，對供水管網(wǎng)漏損系統(tǒng)化控制措施進(jìn)行研究。得出的結(jié)論如下：
（1）基于水量平衡分析表對N市供水管網(wǎng)漏損現(xiàn)狀進(jìn)行分析。明漏水量、暗漏水量以及背景漏失水量在漏損水量中占有64.3%的比例，偷盜水量及未注冊用水和用戶拒查等管理因素導(dǎo)致的損失水量占有35.6%的比例，計(jì)量損失水量占0.1%的比例，對N市來說，控制漏損的工作重點(diǎn)在漏失水量的控制以及其他損失水量上。
（2）通過采取點(diǎn)-線-網(wǎng)-智慧四個(gè)維度的措施控制漏損水量。采取壓力調(diào)控以及壓力監(jiān)測點(diǎn)優(yōu)化的措施，對壓力過大、過小的壓力點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，并優(yōu)化監(jiān)測位置，提高準(zhǔn)確性和及時(shí)性。采取管道更新的措施，對管齡較大、管徑較小、管材落后的管道進(jìn)行管道更新，并采用柔性接口。采取DMA計(jì)量分區(qū)劃分及計(jì)量網(wǎng)絡(luò)搭建的措施，對分區(qū)水量進(jìn)行監(jiān)測，快速發(fā)現(xiàn)漏損點(diǎn)。
（3）通過對供水管網(wǎng)漏損系統(tǒng)化控制措施進(jìn)行研究。對于漏損率已經(jīng)達(dá)到一級評定標(biāo)準(zhǔn)的城市，可參照點(diǎn)-線-網(wǎng)-智慧四個(gè)方面的措施進(jìn)行補(bǔ)充，進(jìn)一步降低漏損率。對于漏損率未達(dá)到一級評定標(biāo)準(zhǔn)的城市，可優(yōu)先采取點(diǎn)和線方面的措施，然后再采取網(wǎng)和智慧方面的措施降低漏損率。
