基于灰色關(guān)聯(lián)度分析法的云南某市供水管網(wǎng)漏損因素評價

邱金亮　田琳　張瑞　王靜　李陽

摘? 要：為了降低云南某市供水管網(wǎng)漏損率，為后續(xù)供水管網(wǎng)的建設(shè)、設(shè)計、施工、改造、管理提供科學(xué)的依據(jù)。選取了該市2016—2018年這3年的供水管網(wǎng)漏損事故檢修數(shù)據(jù)，用灰色關(guān)聯(lián)度分析法分析了管材、管齡、管徑、外部因素對管網(wǎng)漏損事故的關(guān)聯(lián)度，結(jié)果表明各因素對管網(wǎng)漏損影響大小依次為：管材、管徑、管齡、外部因素。外部因素中，各因素對管網(wǎng)漏損影響大小依次為：溫度低、接口、地基下沉、腐蝕、其他、人為事故。

關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng)? 漏損因素? 灰色關(guān)聯(lián)度? 關(guān)聯(lián)度

中圖分類號：TV213 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（a）-0057-03

根據(jù)國家供水統(tǒng)計年鑒等統(tǒng)計資料，2000年我國593個城市供水管網(wǎng)的平均漏損率為15.61%，2001年上升到16%，2004年城市供水管網(wǎng)的平均漏損率達(dá)到17.92%，漏損總量為47億m3，2010年全國城市供水漏損水量高達(dá)60億m3。降低管網(wǎng)漏損一直是供水工程中亟待解決的問題，管網(wǎng)漏損不僅造成水量的損失，也會引發(fā)次生災(zāi)害，影響市民正常生活的同時還會造成不必要的損失[1]。為確保我國城市供水安全，國務(wù)院和各職能部門高度重視城市節(jié)水工作，頒布了多項法律法規(guī)?！蹲》砍青l(xiāng)建設(shè)部國家發(fā)展改革委關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市節(jié)水工作的通知》（建城〔2014〕114號）提出加大力度控制供水管網(wǎng)漏損，進(jìn)一步加強(qiáng)供水管網(wǎng)漏損管理工作，采用各種方法，如分區(qū)計量法、水平衡法等，分析并找出管網(wǎng)漏損原因，降低管網(wǎng)漏損率?！秶鴦?wù)院關(guān)于印發(fā)水污染防治行動計劃的通知》（國發(fā)〔2015〕17號）里的“水十條”提出我國要加強(qiáng)城鎮(zhèn)節(jié)水，對使用超過50年和材質(zhì)落后的供水管網(wǎng)進(jìn)行更新改造，到2017年，全國公共供水管網(wǎng)漏損率控制在12%以內(nèi)，到2020年，控制在10%以內(nèi)。

綜上所述，對供水管網(wǎng)現(xiàn)狀的管網(wǎng)漏損因素進(jìn)行分析評價，并提出有針對性的降漏措施是目前亟待解決的問題。該文用云南省某市供水管網(wǎng)現(xiàn)狀的漏損因素數(shù)據(jù)，用灰色關(guān)聯(lián)度分析法，通過管網(wǎng)漏損各因素與管網(wǎng)漏損次數(shù)進(jìn)行評價分析，對管網(wǎng)漏損的因素進(jìn)行排序，為后期降低供水管網(wǎng)漏損的供水管網(wǎng)建設(shè)、設(shè)計、施工、改造、管理提供可靠的依據(jù)。

1? 供水管道現(xiàn)狀漏損因素分析

供水管道漏損的原因很多，原因復(fù)雜，一般是一種或多種原因造成的。供水管道漏損因素一般分為內(nèi)部因素和外部因素。內(nèi)部因素有管材的種類和質(zhì)量、管道配件、接口、管道內(nèi)部腐蝕和外部腐蝕、老化等，外部因素包括管道基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、施工質(zhì)量、管道的埋深等問題[2]。

云南某市供水主干管DN100管徑以上1939km，閘門12000多臺，消火栓3800多臺，最大管徑DN1600，最小管徑DN100。管網(wǎng)種類繁多，以灰口鑄鐵管占的比例最高，灰口鑄鐵管均鋪設(shè)于20世紀(jì)60～80年代，運行至今已達(dá)數(shù)十年之久，普遍過了服役期。按管材質(zhì)量分類：灰口鑄鐵管占管網(wǎng)總長度的53.2%;水泥管占21.6%;球墨鑄鐵管占10%;鋼管占6.24%;PE管占5.93%;其余管材所占比例較小。按敷設(shè)時間分類：1990年以前鋪設(shè)的管道242km，占12.6%;1990～2008年之間敷設(shè)的管道1697km，占87.4%。

收集云南某市2016—2018年供水管網(wǎng)漏損事故檢修數(shù)據(jù)，包括管道漏損處的管材、管徑、管齡、接口、管道配件、地基情況、溫度、外部環(huán)境等信息。用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對供水管網(wǎng)漏損事故檢修數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評價，對影響管網(wǎng)漏損的因素進(jìn)行排序，為后續(xù)工作提供科學(xué)依據(jù)。

2? 灰色關(guān)聯(lián)度分析法

管網(wǎng)漏損影響因素的評價方法有多種，其中百分比計算法，無法反映出各影響因素之間的相互關(guān)系。多元統(tǒng)計分析法，需要有大量的數(shù)據(jù)，計算過程繁瑣和復(fù)雜，同時其分析的原理不夠直觀?；疑P(guān)聯(lián)度分析法對漏損的樣本多少和有無規(guī)律沒有定性的要求，同時能反映各影響因素之間的相互關(guān)系，評價方法簡單，容易被工作人員理解和接受。故該文采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法，分析管網(wǎng)漏損的各因素與管網(wǎng)漏損次數(shù)的關(guān)聯(lián)度，對管網(wǎng)漏損因素做出系統(tǒng)的評價。

2.1 灰色關(guān)聯(lián)度分析法基本原理

灰色關(guān)聯(lián)度分析法研究兩個參數(shù)序列的關(guān)聯(lián)度，若兩個參數(shù)的關(guān)聯(lián)度大，表明兩個參數(shù)序列代表的幾何曲線越相似，對于管網(wǎng)漏損若其影響因素與漏損次數(shù)的關(guān)聯(lián)度大，可以認(rèn)為該漏損因素對供水管網(wǎng)的漏損影響大;若關(guān)聯(lián)度越小，則兩個參數(shù)序列表征的幾何曲線越不相似，兩條曲線距離越遠(yuǎn)，則認(rèn)為該因素對管網(wǎng)漏損的影響小[3]。

2.2 計算步驟

2.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整理

該文收集了云南某市2016—2018年這3年的供水管網(wǎng)漏損事故檢修數(shù)據(jù)，包括管道漏損處的管材、管徑、管齡、接口、管道配件、地基情況、溫度、外部環(huán)境等信息。收集的數(shù)據(jù)時間連續(xù)性較好。

2.2.2 參考序列和比較序列的確定

先確定參考序列，再確定比較序列。參考序列和各影響因素都存在著聯(lián)系，故參考序列的選擇的是否合理和正確直接決定著分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。通過各因素的比對分析，該文選擇供水管網(wǎng)的漏損總次數(shù)作為該分析的參考序列，不同漏損影響因素引起的故障次數(shù)作為比較序列，如管徑、管材、管齡、外部因素等。以實際檢測的供水管網(wǎng)漏損總次數(shù)作為參考序列，計為xi（k）。以管材為例，按時間序列，統(tǒng)計鑄鐵管、鋼管、混凝土管漏損次數(shù)如表1所示。

2.2.3 數(shù)據(jù)的無量綱化處理

為便于各因素之間進(jìn)行直接比較評價，在計算各漏損因素與漏損的關(guān)聯(lián)度之前需要對不同的評價因子所對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，得到無量綱化結(jié)果，見式（1）、絕對差數(shù)列計算公式，見式（2）：

2.2.5 求關(guān)聯(lián)度

求解關(guān)聯(lián)度對于供水管網(wǎng)漏損影響因素的評價非常重要，由于影響漏損總次數(shù)的管材類型有3種，同時用3年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所以關(guān)聯(lián)系數(shù)就有9個，由于這9個數(shù)據(jù)太過于分散并且這些系數(shù)毫無聯(lián)系，很難進(jìn)行整體性比較，所以需要將9個評價因子的關(guān)聯(lián)系數(shù)最后集中為一個具體的值?？梢圆捎们笃骄档姆椒?，把9個關(guān)聯(lián)系數(shù)的平均數(shù)作為比較序列與參考序列間關(guān)聯(lián)程度的數(shù)值表示，關(guān)聯(lián)度公式見式（4）：

用表2的管材關(guān)聯(lián)矩陣，再用式（4）最終計算出管材的灰關(guān)聯(lián)矩陣，見表3。最終計算管材關(guān)聯(lián)度為0.751。

用該方法，同理可求出其他影響因素與漏損總次數(shù)的關(guān)聯(lián)度。通過對各影響因素計算出的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行分析，可得出如下結(jié)論。

（1）通過灰色關(guān)聯(lián)度分析法，計算得各影響因素的關(guān)聯(lián)度分別為：管材關(guān)聯(lián)度為0.751，管齡關(guān)聯(lián)度為0.64，管徑關(guān)聯(lián)度為0.652，外部因素關(guān)聯(lián)度為0.608。從各影響因素關(guān)聯(lián)度值的大小關(guān)系可以得出云南某市供水管網(wǎng)漏損各因素對管網(wǎng)漏損影響大小依次為：管材、管徑、管齡、外部因素。

（2）管材對云南某市供水管網(wǎng)漏損影響最大是因為該市在管材中以灰口鑄鐵管占的比例最高， 灰口鑄鐵管均敷設(shè)于20世紀(jì)60～80年代。

（3）管齡較管材與管道事故的關(guān)聯(lián)度較小，管齡在10～20年的管段漏損次數(shù)最多，其次是20～30年的，主要原因是該市管齡在10～20年的管線最長，其次是20～30年的。所以在看管齡與管道事故的關(guān)聯(lián)度時要同時考慮管線的長短。

（4）管徑小于100和大于600的與管道事故關(guān)聯(lián)度大，中間管徑的較小。

（5）外部因素與管道事故關(guān)聯(lián)度大小依次為：溫度低、接口、地基下沉、腐蝕、其他、人為事故。近年該市冬季經(jīng)常出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象，導(dǎo)致溫度低造成管網(wǎng)漏損的次數(shù)增多，后期應(yīng)考慮管材的防凍處理，同時接口、地基下沉也是造成管道事故的主要原因，后期管網(wǎng)建設(shè)中應(yīng)重點考慮這些因素。

3? 結(jié)論與不足

（1）該文運用的灰色關(guān)聯(lián)度分析法對云南某市供水管網(wǎng)漏損因素分析的結(jié)果與實際情況相符，分析結(jié)果更直觀，說明該方法能用于供水管網(wǎng)漏損因素的評價，可以為相關(guān)工作人員提供方法和依據(jù)。

（2）通過數(shù)據(jù)分析可以得出，云南某市供水管網(wǎng)各漏損因素對管網(wǎng)漏損影響大小依次為：管材、管徑、管齡、外部因素。外部因素與管道事故關(guān)聯(lián)度大小依次為：溫度低、接口、地基下沉、腐蝕、其他、人為事故?？梢砸罁?jù)該順序更好的為后續(xù)供水管網(wǎng)的建設(shè)、設(shè)計、施工、改造、管理提供科學(xué)的依據(jù)。

（3）該文由于收集的數(shù)據(jù)有限，僅對云南某市供水管網(wǎng)漏損因素中的管材、管徑、管齡、外部因素共4個因素和3年的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，對于管材只分析了鑄鐵管、鋼管、混凝土管。其評價結(jié)果有一定的局限性。

參考文獻(xiàn)

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