大數(shù)據(jù)時代下的城市供水管網(wǎng)漏損管理

◎ 安恒環(huán)境科技（北京）股份有限公司 王志軍

節(jié)能降耗是城鎮(zhèn)供水企業(yè)在運營過程中長期面臨的挑戰(zhàn)，供水管網(wǎng)的漏損控制作為節(jié)水節(jié)能主要措施，日益受到各地自來水公司的重視，成為日常工作中的一項重要工作。

據(jù)中國水協(xié)統(tǒng)計，目前我國自來水公司的平均產(chǎn)銷差在20%左右，嚴重影響各自來水公司的盈利能力，更重要的是經(jīng)過長距離調(diào)水和復雜處理，寶貴的飲用水被損失，造成水資源和能源的浪費。而當供水管網(wǎng)漏損發(fā)展為供水管網(wǎng)爆管事故時，不僅會造成城市的交通癱瘓、財產(chǎn)損失等社會經(jīng)濟影響，而且可能導致人身安全受到損傷。供水管網(wǎng)爆管是多因素影響的復雜問題，包括施工不當、材質(zhì)老化、不均勻沉降、承重異常、管道調(diào)度壓力劇變等原因，已經(jīng)成為城市處置應急突發(fā)事件的的重要內(nèi)容之一。

盡管突發(fā)供水管網(wǎng)爆管給我們帶來了很大影響，但是由于爆管發(fā)生的時間快，搶險預案較為完備、搶險施工及時，其損失的水量其實相對比例很小，而真正優(yōu)質(zhì)水資源流失嚴重的是我們平時看不見摸不著的暗漏。據(jù)國際水協(xié)（IWA）的A.L.R.模型統(tǒng)計，一般暗漏的發(fā)現(xiàn)都需要相當長的時間（有些甚至要長達在一年以上），一個暗漏在一年時間內(nèi)所流失的水量相當可觀。目前國內(nèi)自來水公司的漏失管理主要停留在人工聽漏巡檢的階段，這種方式完全依靠檢漏工的經(jīng)驗和步行沿管道檢測，其漏損檢測的效率非常有限。因此，建立一套能及時發(fā)現(xiàn)和評估暗漏的體系將會從漏損管理的方法上得到有效的改善，節(jié)水效果將是非常明顯的。

在此背景下，安恒集團與中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心參考國外先進的技術(shù)并結(jié)合國內(nèi)實際國情，提出了供水管網(wǎng)漏失管理與優(yōu)化運行新理念和新技術(shù)，并在北京石景山區(qū)的某小區(qū)建立了應用示范點。在該應用示范點內(nèi)，雙方首先建立了一套基于分區(qū)計量以及Leakview?管理平臺的綜合評估體系，這個評估體系可以通過數(shù)據(jù)分析研究供水管網(wǎng)漏損狀況、漏損的主要原因，有助于供水企業(yè)對供水管網(wǎng)的運行狀態(tài)進行評估，更系統(tǒng)的分析管網(wǎng)漏損狀況，預估采用區(qū)域壓力控制方案的ROI（投入回報比），以便選擇最適合的漏損控制策略，有效提高供水企業(yè)的經(jīng)濟效益和管理、服務水平。

在建立標準評估體系的基礎上，綜合運用了流量法、壓力法和噪音法，可以快速地定位漏點，變被動檢漏為主動檢漏，而且可以根據(jù)需要靈活選擇巡檢或固定式的檢漏方法。目前這種方法在北京、上海等地已經(jīng)開始使用，隨著傳感器成本的逐漸降低，這種方法應該可以得到更廣泛的推廣。

通過在線壓力監(jiān)測，可以對供水管網(wǎng)壓力按需進行精細化、智能化、自動化調(diào)整，有效克服冗余壓力帶來的背景漏失和能耗，壓力管理對于節(jié)水節(jié)能的作用得到了供水企業(yè)的一致認可。但是目前多數(shù)供水企業(yè)主要采用的是出廠水壓力管理的方式，這實際上是一種較為粗放的管理方式，主要改變了主管網(wǎng)的供水壓力，但在小區(qū)或者靠近水廠的地區(qū)還存在較大的冗余壓力。安恒集團近些年在東北某市實施了多個獨立計量區(qū)壓力控制管理區(qū)，主要針對城市快速擴張進程中普遍存在的城中村供水壓力進行管理，白天維持正常壓力供水，夜間只保持一個基本供水需求。目前這些壓力管理區(qū)域運行穩(wěn)定，總服務人口約為1.5萬戶，日均節(jié)水2720m3，年節(jié)水約100萬m3，相當于該市五天的總用水量。不僅如此，在完成對這些城中村壓力控制之后，城市主管網(wǎng)供水壓力提升了2米，折合成水廠出廠主泵站消耗的電能，是一筆可觀的節(jié)約，真正做到了節(jié)能降耗。同時經(jīng)過實施和總結(jié)，我們認為這種區(qū)域壓力管理方式非常適合城中村的管理和一些拆遷地區(qū)的管理，幫助供水企業(yè)解決了常年存在的頭疼問題。

城市供水管網(wǎng)漏損管理，已經(jīng)成為我國城市供水安全保障過程中亟待解決的問題。在國家實施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略的時代背景下，隨著科研院所、高校的功能從人才培育、科學研究向社會服務的延伸，高等教育、科技、經(jīng)濟一體化的趨勢越來越強。尤其是在知識經(jīng)濟社會中，政產(chǎn)學研用越來越成為社會經(jīng)濟發(fā)展的核心動力和企業(yè)配置市場資源的重要部分。安恒集團與中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心始終致力于中國水務發(fā)展方面的研究與應用，并一直保持良好的合作關(guān)系。雙方于2012年共同申請了北京市科學技術(shù)委員會科技計劃課題“基于分區(qū)計量的供水管網(wǎng)節(jié)水降耗系統(tǒng)的研究與示范”的課題研究，并也同時參與了十二五“水專項”供水管網(wǎng)課題中的部分內(nèi)容。

目前安恒集團與生態(tài)中心所建立的產(chǎn)學研合作應用示范有七個區(qū)域，總服務人口約為2萬戶，年節(jié)水約為150萬m3，取得了非常良好的效果和示范效應，并且已經(jīng)吸引了大量供水企業(yè)在未來兩年實現(xiàn)廣泛的推廣。

安恒集團與生態(tài)中心形成的產(chǎn)學研合作一方面建立了供水管網(wǎng)漏失管理的示范應用，實現(xiàn)了節(jié)能降耗；另一方面，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及“云”技術(shù)日漸成熟的基礎上，通過對大量傳感器采集數(shù)據(jù)的分析和研究，在大數(shù)據(jù)時代下實現(xiàn)運行管理的精細化。依托大數(shù)據(jù)時代背景，在供水行業(yè)當中，當流量、壓力、噪聲等傳感器成本越來越低的情況下，我們可以采集的數(shù)據(jù)越來越多，越來越密集，通過對大數(shù)據(jù)的研究和分析可以實現(xiàn)精確的生產(chǎn)、調(diào)度、營銷等管理，實現(xiàn)供水產(chǎn)業(yè)升級和效率提高。當然在“大數(shù)據(jù)”時代我們會面臨數(shù)據(jù)擁有權(quán)、隱私性保護等問題，但相比較效益來說，新科技手段帶來的轉(zhuǎn)變是更為巨大和實用的。

在“大數(shù)據(jù)”時代的背景下，隨著安恒集團與生態(tài)中心產(chǎn)學研合作的進一步深入，隨著“云計算”的日漸成熟，雙方會深化示范應用與科學研究并行的技術(shù)路線，實現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動和驅(qū)動創(chuàng)新的雙輪互動，為中國水務事業(yè)貢獻一份力量，實現(xiàn)“智慧城市”、“智慧水務”的最終目標。