淺談通過(guò)信息化手段降低供水漏損率的方法

摘 要：本文以漳州開(kāi)發(fā)區(qū)供水管網(wǎng)項(xiàng)目為例，分析了供水管網(wǎng)漏損現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，探討了結(jié)合信息化手段分步驟實(shí)施的方法，以達(dá)到科學(xué)合理地降低管網(wǎng)漏損率的目的。

關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng)；漏損率；信息化

中圖分類(lèi)號(hào)：TP399；TU991.33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2018）09-0141-03

Abstract：Taking the water supply pipe network project of Zhangzhou Development Zone as an example，this paper analyzes the causes of leakage in the water supply network，the method of implementing step by step combined with information technology is discussed in order to achieve the goal of reducing leakage rate scientifically and reasonably.

Keywords：water supply network；leakage rate；information technology

0 引 言

中國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，人均淡水資源不足世界平均值的1/4。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)660座城市中有400多座城市缺水，三分之二的城市存在供水不足的現(xiàn)象。與之相對(duì)的是城市供水系統(tǒng)一直居高不下的漏損率。因此，降低漏損率是供水管線管理工作的當(dāng)務(wù)之急，應(yīng)用信息化手段對(duì)供水管網(wǎng)實(shí)行具有針對(duì)性的管理是大勢(shì)所趨。本文以漳州開(kāi)發(fā)區(qū)供水管網(wǎng)項(xiàng)目為例，討論了供水管網(wǎng)信息化建設(shè)對(duì)降低管網(wǎng)漏損率所起的所用。

1 管網(wǎng)漏損原因分析

住建部于2012年會(huì)同國(guó)家發(fā)改委編制了《全國(guó)城鎮(zhèn)供水設(shè)施改造與建設(shè)“十二五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)》，規(guī)劃明確要求各城市需建設(shè)和完善供水管網(wǎng)數(shù)字化管理平臺(tái)，達(dá)到降低供水管網(wǎng)漏損的要求。供水管網(wǎng)是一套大規(guī)模且復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從生產(chǎn)水的源頭到用水的終端用戶(hù)存在各種不確定因素，本文將存在漏損的若干原因進(jìn)行歸類(lèi)，大致可分為以下三種情況。

1.1 管網(wǎng)老化，缺乏養(yǎng)護(hù)

老城區(qū)的管網(wǎng)現(xiàn)狀不明，不能對(duì)供水管網(wǎng)進(jìn)行有效的管理和利用。許多管網(wǎng)超過(guò)使用年限，老化嚴(yán)重，得不到及時(shí)養(yǎng)護(hù)或更換，導(dǎo)致水流緩慢地從破損部位滲透出來(lái)。

1.2 小區(qū)內(nèi)違章用水，缺乏管理

違章用水是指對(duì)公共用水設(shè)施私自拆、改、移和未按照相應(yīng)的用水類(lèi)別繳納水費(fèi)，私開(kāi)水表閘門(mén)以及在表前私自安裝水管盜用水等。違章用水會(huì)直接造成未計(jì)量水，從而導(dǎo)致管網(wǎng)產(chǎn)銷(xiāo)差率增大，資金不能正?；厥?，直接給供水企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。

同時(shí)，傳統(tǒng)人工抄水表方式憑借當(dāng)?shù)厝藢?duì)工作地點(diǎn)的熟悉度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抄表、數(shù)據(jù)信息采集，這樣抄表費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，準(zhǔn)確性和及時(shí)性也得不到保障，難免存在漏報(bào)或謊報(bào)的現(xiàn)象。

1.3 市政管網(wǎng)偷水漏水、爆管現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生

在市政道路上接入消防栓偷水，消防栓被撞、被盜等多種異常情況經(jīng)常發(fā)生，另外，工地施工導(dǎo)致挖破管、挖爆管現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生，對(duì)于這些不合理的施工行為，要求自來(lái)水工作人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，并趕赴現(xiàn)場(chǎng)采取補(bǔ)救措施，減少經(jīng)濟(jì)損失，保障供水管網(wǎng)的正常運(yùn)行。

2 降低漏損的解決方案

城市處于快速發(fā)展的階段，城市管理的信息化水平不斷提高，供水管網(wǎng)管理的信息化也要同步提高，才能針對(duì)以上現(xiàn)象采取相應(yīng)的解決方法，科學(xué)合理地降低漏損率。

2.1 管網(wǎng)普查及地理信息系統(tǒng)的建立

首先，通過(guò)地下管線普查探測(cè)工作查清全市地下管線的埋設(shè)情況，獲取完整的地下管線檔案資料。對(duì)于老舊的城區(qū)，管網(wǎng)家底情況不明，心中無(wú)數(shù)，在進(jìn)行城區(qū)管網(wǎng)改造的同時(shí)，需要按上級(jí)要求進(jìn)行覆土前的竣工測(cè)量，補(bǔ)充管線檔案資料，避免信息滯后。

其次，僅僅通過(guò)管網(wǎng)普查工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要建立符合當(dāng)?shù)匦枨蟮臄?shù)據(jù)入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)，將符合格式規(guī)范的數(shù)據(jù)通過(guò)地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)二維和三維的一體化直觀管理，再建立數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，源源不斷地將新測(cè)量的數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)中，保證隨時(shí)可以查閱最新、最全的管線檔案資料。

最后，對(duì)于日常巡檢發(fā)現(xiàn)的管網(wǎng)隱患數(shù)據(jù)，需要通過(guò)手持PDA巡檢系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況第一時(shí)間進(jìn)行上報(bào)反饋，對(duì)管網(wǎng)隱患實(shí)現(xiàn)盡早發(fā)現(xiàn)、分級(jí)管理、及時(shí)處置、定期跟蹤的高效管理，全面有效地幫助供水企業(yè)解決隱患管理中的難題和困惑。

2.2 遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)

針對(duì)傳統(tǒng)的人工抄表在實(shí)際工作中表現(xiàn)出來(lái)的種種弊端，可以采用“無(wú)線智能遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)”。在小區(qū)級(jí)的終端用戶(hù)、工廠和企業(yè)的大用戶(hù)實(shí)現(xiàn)一戶(hù)一表。通過(guò)在水表上安裝數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)傳模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、繳費(fèi)和管理的目的。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)由水表表具、采集器、集中器和后臺(tái)抄表軟件四個(gè)部分組成，其中采集器可以選擇脈沖、光電、攝像三種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)水表數(shù)據(jù)和狀態(tài)的采集讀取，然后通過(guò)無(wú)線的方式將水表的用水信息自動(dòng)傳到集中器，再由集中器通過(guò)運(yùn)營(yíng)商GPRS遠(yuǎn)傳方式，將各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)進(jìn)行收費(fèi)和管理計(jì)算。

系統(tǒng)運(yùn)用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、無(wú)線通訊、自動(dòng)控制和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水表用量信息、運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)控，管理員足不出戶(hù)即可對(duì)居民水表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、用量統(tǒng)計(jì)、收費(fèi)管理、報(bào)表打印等，達(dá)到科學(xué)、安全、高效的管理目的。因此，遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的抄表方式，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，在成本、效率和準(zhǔn)確率方面有著許多突出的優(yōu)勢(shì)。

同時(shí)水務(wù)公司也要加強(qiáng)售水的計(jì)量管理，通過(guò)后臺(tái)系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)信息進(jìn)行整理核實(shí)后，使用大數(shù)據(jù)對(duì)每個(gè)用戶(hù)每月的用水狀態(tài)進(jìn)行跟蹤分析。對(duì)用水量波動(dòng)較大的需要進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管，查看是否存在私改、私交、私移表位違章行為，進(jìn)而建立完善的戶(hù)（用戶(hù)）表（計(jì)量）量（水量）費(fèi)（水費(fèi)）四位一體的管理制度。

2.3 消防栓與井蓋監(jiān)控系統(tǒng)

針對(duì)偷盜水的違法行為，例如居民偷開(kāi)消防栓接水和偷盜井蓋的情況，可以借助智能消火栓預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)和井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。比如為每個(gè)消火栓分配“身份證”，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)、手機(jī)APP等多種手段實(shí)現(xiàn)對(duì)消火栓的精確定位，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)消防栓偷水、漏水、無(wú)水、水壓異常、被撞、被盜等多種異常工作情況。通過(guò)井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)井蓋狀態(tài)（開(kāi)啟、位移、傾斜、破損）和井內(nèi)有害氣體濃度等的監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)報(bào)警，從而為市政管網(wǎng)將自來(lái)水輸送到用戶(hù)終端提供穩(wěn)定安全的運(yùn)行環(huán)境。

2.4 DMA分區(qū)管理系統(tǒng)

以上三種解決方式是對(duì)供水管網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和管理，包括管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)、消防栓基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和用戶(hù)終端的用水量，基本可以實(shí)現(xiàn)降低一半的供水漏損率。為了更進(jìn)一步地改善供水漏損的現(xiàn)狀，需要采用DMA分區(qū)、SCADA監(jiān)測(cè)和GIS相結(jié)合的技術(shù)，實(shí)時(shí)在線監(jiān)控全市供水管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，從根本上實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)漏損智能評(píng)估與分析，達(dá)到輔助管網(wǎng)檢漏工作及爆管事故處理的目標(biāo)。

DMA區(qū)域是指供水管網(wǎng)中有永久性邊界的、相對(duì)獨(dú)立的供水區(qū)域，一般可以通過(guò)關(guān)閉閥門(mén)使區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)獨(dú)立于其它市政管網(wǎng)，進(jìn)出區(qū)域的流量用流量計(jì)計(jì)量。典型的供水管線DMA分區(qū)示意圖如圖1所示。

以漳州開(kāi)發(fā)區(qū)供水管線項(xiàng)目為例，全區(qū)50平方公里范圍的供水管網(wǎng)是連接復(fù)雜、用戶(hù)密集的。通過(guò)GIS管理方式進(jìn)行區(qū)域化、網(wǎng)格化管理劃分，根據(jù)管網(wǎng)的服務(wù)面積、管網(wǎng)長(zhǎng)度和上下游拓?fù)潢P(guān)系，將供水區(qū)劃分為11個(gè)可獨(dú)立計(jì)量區(qū)域（DMA），并在每個(gè)計(jì)量分區(qū)的進(jìn)水口和出水口安裝流量計(jì)和壓力計(jì)，利用無(wú)線通信技術(shù)實(shí)時(shí)（每隔5分鐘）傳輸流量、壓力等數(shù)據(jù)到后臺(tái)系統(tǒng)。這樣就能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握各計(jì)量區(qū)的管網(wǎng)運(yùn)行情況，并對(duì)各DMA區(qū)的漏損狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與評(píng)估。

通過(guò)計(jì)算可以得出每個(gè)區(qū)域的漏損情況：分區(qū)N的漏損量=分區(qū)N的進(jìn)水流量–分區(qū)N的出水流量–分區(qū)N的用水量（通過(guò)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)）。一旦鎖定了某分區(qū)存在漏損量較大的情況，已將漏損范圍從全區(qū)縮小到了1～2平方公里半徑的DMA區(qū)域，進(jìn)一步結(jié)合人工巡檢和噪聲測(cè)漏儀的方式，就可以方便地找到由于管道破損而導(dǎo)致的漏水滲水位置。

上述檢測(cè)漏損是通過(guò)累計(jì)流量的參數(shù)來(lái)進(jìn)行分析，但是對(duì)于施工導(dǎo)致的爆管現(xiàn)象，需要對(duì)瞬時(shí)流量進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，因?yàn)楸軙r(shí)管道的瞬時(shí)流量會(huì)突然增大，壓力會(huì)驟降，結(jié)合事先設(shè)置的報(bào)警閾值，可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)爆管現(xiàn)象，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)搶修。

3 結(jié) 論

降低供水漏損的方法有很多，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，綜合考慮人力、物力、財(cái)力等方面因素，制定科學(xué)的、合理的信息化方法降漏。本文僅以漳州開(kāi)發(fā)區(qū)項(xiàng)目為例，討論如何通過(guò)信息化手段達(dá)到逐步降漏的效果，項(xiàng)目成果在投入使用的過(guò)程中取得了一定的成效，后期還計(jì)劃借助水力模型研究更精確的管網(wǎng)監(jiān)控和降低漏損的方法，為實(shí)現(xiàn)智慧水務(wù)平臺(tái)的供水優(yōu)化調(diào)度和科學(xué)合理的調(diào)壓管理奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉孝玲，王玲.降低與控制供水管網(wǎng)漏損率的措施 [J].浙江建筑，2011，28（4）：53-54+68.

[2] 王韻玨，信昆侖，陶濤.基于水力模型的供水管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量方案研究 [J].山西建筑，2011，37（4）：216-217.

[3] 蔣世峰.論水力模型在智慧供水建設(shè)中的應(yīng)用 [J].測(cè)繪通報(bào)，2016（S1）：190-191+204.

[4] 梁慶易.淺談如何降低供水管網(wǎng)漏損率 [J].城鎮(zhèn)供水，2017（2）：84-87.

[5] 許興中，鄭文芳，姚建東.淺析漏水率在漏損率中的比例 [C].城鎮(zhèn)二次供水技術(shù)和管理論文集，上海：中國(guó)城鎮(zhèn)供水協(xié)會(huì) 中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)，2006：56-60.

作者簡(jiǎn)介：蔣世峰（1982.07-），男，福建南平人，軟件工程師，本科。研究方向：地理信息系統(tǒng)。