DMA 漏損控制在石獅市供水管網(wǎng)中的應(yīng)用

翟作衛(wèi)，周斌，陶光輝

（中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司）

1 引言

城市自來水通過供水管網(wǎng)將水從凈水廠輸送到每個用戶。供水管網(wǎng)由于受各種因素的影響會受到一定程度的損壞，造成部分自來水的漏失[1]。依據(jù)住建部近年的統(tǒng)計，我國城市供水管網(wǎng)的漏損率平均高達(dá)20%以上，供水企業(yè)為提高經(jīng)濟(jì)效益和管理指標(biāo)，迫切要求降低管網(wǎng)漏損率。

DMA（District Metering Area）是指通過截斷供水管段（或關(guān)閉供水管段閥門），將供水管網(wǎng)劃分為若干個相對獨(dú)立的區(qū)域，在每個區(qū)域的進(jìn)/出水管上安裝流量計并進(jìn)行監(jiān)測[2]。隨著信息化、數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的不斷發(fā)展，運(yùn)用計算機(jī)、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)建立的供水管網(wǎng)DMA 漏損監(jiān)控系統(tǒng)平臺，能主動監(jiān)測和及時發(fā)現(xiàn)漏損，控制供水企業(yè)自來水的產(chǎn)銷差。

2 項(xiàng)目背景

現(xiàn)狀2 座水廠已聯(lián)網(wǎng)供水，根據(jù)最新給水管普查資料，現(xiàn)狀管徑DN100 ～DN1200 的管道總長約642km。其中，使用20a ～30a 管道約為156km，10a ～20a 管道約為161km，10a 以下管道約為325km。管材為聚乙烯PE 管約95km、PSP 管約35km、球墨鑄鐵管約400km、灰口鑄鐵管約4.7km、鍍鋅鋼管約13.8km、鋼卷管約33.4km、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管約為60km。

隨著石獅市城區(qū)規(guī)模的擴(kuò)大、人口不斷增加，供水管網(wǎng)的范圍也逐漸擴(kuò)大，管網(wǎng)新舊交替，現(xiàn)狀管網(wǎng)漏損率約15%～20%。為實(shí)現(xiàn)福建省政府《提升城市供水水質(zhì)三年行動方案》到2020 年使供水管網(wǎng)平均漏損率下降至10%以下的要求，配合石獅市管網(wǎng)改造工程的實(shí)施，建立了供水管網(wǎng)DMA 漏損監(jiān)控系統(tǒng)。

3 GIS 管網(wǎng)工程

3.1 GIS 管網(wǎng)測繪

結(jié)合DMA 分區(qū)規(guī)劃，對建設(shè)分區(qū)范圍內(nèi)的地下管線開展工程測繪。

①根據(jù)石獅中心城區(qū)的現(xiàn)有管線資料，實(shí)地探明所有現(xiàn)狀地下供水管道。

②利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，測量供水管線的三維特征點(diǎn)坐標(biāo)。

③根據(jù)供水管線屬性和空間信息，生成地下供水管線圖，建立數(shù)據(jù)庫。

3.2 GIS 系統(tǒng)

供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)以GIS 管網(wǎng)測繪工程成果為數(shù)據(jù)依據(jù)，以提供DMA分區(qū)規(guī)劃詳實(shí)的管網(wǎng)空間分布結(jié)構(gòu)，確保分區(qū)邊界準(zhǔn)確、合理、可行。

對石獅市城區(qū)供水管網(wǎng)原始圖形數(shù)據(jù)以及外業(yè)測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行了編列處理，完成數(shù)據(jù)歸檔入庫工作，用于生成GIS平臺所需數(shù)據(jù)資源。

GIS 系統(tǒng)平臺實(shí)現(xiàn)對石獅市城區(qū)供水管網(wǎng)系統(tǒng)中所有管線、設(shè)備、廠站設(shè)施、監(jiān)測點(diǎn)等空間位置信息、屬性信息（如編號、埋深、材質(zhì)、年代、口徑、經(jīng)緯度、運(yùn)行參數(shù)等）進(jìn)行了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理，主要包含供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)查詢、信息統(tǒng)計、數(shù)據(jù)更新入庫以及數(shù)據(jù)輸出等功能；管網(wǎng)設(shè)備設(shè)施二三維綜合屬性展示以及信息管理、工程維護(hù)管理、日常維護(hù)巡查、應(yīng)急事故輔助決策分析以及管網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析等功能。

4 DMA 分區(qū)工程

4.1 DMA 管網(wǎng)普查

1）DMA 勘查。主要工作內(nèi)容有：

①GIS 導(dǎo)出規(guī)劃區(qū)域內(nèi)管線、閥門、表計位置空間數(shù)據(jù)；

②邊界測點(diǎn)安裝環(huán)境調(diào)查；

③邊界管線權(quán)屬、勘誤；

④施工安裝方案擬制。

2）DMA 測試。主要工作內(nèi)容有：

①現(xiàn)場邊界閥門密閉性調(diào)查、邊界零壓測試驗(yàn)證；

②供水恢復(fù)并標(biāo)記分區(qū)邊界；

③供水異常投訴排查。

DMA（零壓）測試的主要目的是檢驗(yàn)所有需要關(guān)閉的邊界閥門是否完好，即關(guān)閉嚴(yán)密不漏水是建立DMA 分區(qū)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4.2 DMA 分區(qū)規(guī)劃

根據(jù)分區(qū)計量管理的原理，結(jié)合石獅水司供水管網(wǎng)特點(diǎn)和管理需求，對供水管網(wǎng)進(jìn)行了分區(qū)規(guī)劃。

4.3 DMA 分區(qū)建設(shè)

石獅水廠、赤湖水廠出廠水管均已安裝流量計，并于石永路、共富路、外北環(huán)路、港口大道等供水主干網(wǎng)安裝共計13 臺流量計，由于石獅自來水供水及祥芝售水分公司已基本將石獅市供水區(qū)域劃分為兩個相對獨(dú)立計量區(qū)域，因此，結(jié)合現(xiàn)狀水廠分布、供水干管走向、流量計設(shè)置位置等，對石獅市自來水供水進(jìn)行DMA 劃分，近期劃分為一級分區(qū)、二級分區(qū)和三級分區(qū)，遠(yuǎn)期逐步進(jìn)行四級分區(qū)建設(shè)。

1）一級分區(qū)

根據(jù)以上分區(qū)原則，結(jié)合現(xiàn)狀流量計及現(xiàn)狀兩個售水公司大致區(qū)域劃分，將石獅市供水分為兩個一級分區(qū)。

一級分區(qū)以環(huán)灣大道、外北環(huán)路、學(xué)府路為界。東側(cè)區(qū)域服務(wù)范圍約，該區(qū)域近期由石獅水廠及赤湖水廠共同供水，遠(yuǎn)期主要為赤湖水廠供水范圍。西側(cè)區(qū)域主要為現(xiàn)狀石獅市城中心區(qū)，服務(wù)范圍約，該區(qū)域近、遠(yuǎn)期均通過石獅水廠進(jìn)行供水。

一級分區(qū)利用現(xiàn)有流量計即可完成分區(qū)計量，不需增設(shè)流量計。

2）二級分區(qū)

在一級分區(qū)基礎(chǔ)上，為了更加精準(zhǔn)進(jìn)行計量和便于實(shí)施精細(xì)化網(wǎng)格管理，主要以石獅市西環(huán)路、北環(huán)路、子芳路、濠江路、港口大道、石獅大道。石錦路、環(huán)灣大道、石祥路、石永二路等管網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)，共使用31 臺流量計及23 個閥門將管網(wǎng)分成9 個獨(dú)立的計量區(qū)域，流量計新增27 臺，利用現(xiàn)狀4 臺。

3）三級分區(qū)

為了便于對二級分區(qū)范圍內(nèi)各街道、小區(qū)進(jìn)行精確計量，進(jìn)行三級分區(qū)，即在二級分區(qū)基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化分區(qū)范圍，根據(jù)二級分區(qū)情況、現(xiàn)狀管網(wǎng)及規(guī)劃管網(wǎng)，石獅市共劃分為52 個三級分區(qū)。

4.4 DMA 分區(qū)水壓和水質(zhì)監(jiān)測

為了增加對石獅市供水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測，指導(dǎo)自來水公司的經(jīng)營管理，在本系統(tǒng)中設(shè)置了水壓和水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測參數(shù)包括壓力、濁度、余氯和酸堿度 。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能無線傳輸檢測數(shù)據(jù)至監(jiān)控中心DMA 分區(qū)漏損監(jiān)控管理平臺。

結(jié)合石獅市供水管網(wǎng)現(xiàn)狀、管網(wǎng)分區(qū)及管網(wǎng)水力計算，現(xiàn)狀管網(wǎng)共設(shè)置33個水壓和水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)，遠(yuǎn)期根據(jù)管網(wǎng)建設(shè)增設(shè)水壓和水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)。

4.5 DMA 分區(qū)漏損管理系統(tǒng)建設(shè)

DMA 分區(qū)漏損管理平臺具備管線長度、用戶數(shù)量、售水量、分區(qū)進(jìn)（出）水量、夜間最小流量、水壓、水質(zhì)及漏水噪聲監(jiān)控等數(shù)據(jù)的存儲、統(tǒng)計及分析預(yù)警功能。

通過加載漏水噪聲監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，可以掌握總體漏水分布的風(fēng)險區(qū)域，從而組織人員更有針對性地進(jìn)行現(xiàn)場排查，以提高維修效率、縮短發(fā)現(xiàn)時間。

分區(qū)計量管理平臺具備數(shù)據(jù)保密性以保障數(shù)據(jù)安全可靠，能抵御一定的網(wǎng)絡(luò)攻擊風(fēng)險。

系統(tǒng)配備移動端子系統(tǒng)，系統(tǒng)功能包括監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示、工單接收、巡檢報告提交、異常報告填報、巡檢軌跡記錄、人員位置管理、日志管理等功能。

4.6 DMA 分區(qū)漏損預(yù)定位

依托DMA 分區(qū)漏損管理系統(tǒng)平臺，以在線監(jiān)測漏水噪聲來判別漏水的發(fā)生和預(yù)定位漏水位置范圍，以提高檢漏時效。漏水監(jiān)測預(yù)報警通過移動互聯(lián)網(wǎng)定時定點(diǎn)遠(yuǎn)程通訊至平臺服務(wù)器，通過系統(tǒng)繪制區(qū)域的漏水點(diǎn)分布圖，以指導(dǎo)現(xiàn)場工作人員及時發(fā)現(xiàn)漏水，及時定位修復(fù)。

4.7 漏水現(xiàn)場檢測修復(fù)工程

漏水治理的核心在于發(fā)現(xiàn)漏水時及時定位修復(fù)漏水點(diǎn)，以此彌補(bǔ)水量損失。借助DMA 漏損管理系統(tǒng)和漏水預(yù)定位可以在短時間內(nèi)梳理存量漏水、發(fā)現(xiàn)新增漏水。

根據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)計結(jié)果，周期性地借助聽漏儀、相關(guān)儀等專業(yè)測漏設(shè)備在DMA系統(tǒng)或漏損預(yù)定位判別的場所開展漏水精確檢測定位工作，以確定漏水點(diǎn)便于后續(xù)修復(fù)工作。

5 監(jiān)控中心建設(shè)

監(jiān)控中心配置有GIS 服務(wù)器1 臺，DMA 數(shù)據(jù)服務(wù)器1 臺，操作員主機(jī)2 臺，液晶拼接屏、防火墻、交換機(jī)等。

在不同權(quán)限的授權(quán)下，2 臺操作員主機(jī)均可作為監(jiān)控主機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)漏損管理工作的全程監(jiān)控。

石獅水司的供水基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過各業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)開放的數(shù)據(jù)庫接口統(tǒng)一匯總到監(jiān)控中心，分別實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、管網(wǎng)GIS 數(shù)據(jù)庫、DMA 漏損數(shù)據(jù)庫的及時更新，為供水綜合業(yè)務(wù)管理提供全面的分析數(shù)據(jù)。

石獅市供水管網(wǎng)DMA 漏損監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能如下：

①動態(tài)監(jiān)測各個DMA 分區(qū)中設(shè)備的運(yùn)行情況（流量、壓力、噪聲等），能對DMA 分區(qū)內(nèi)的漏損情況進(jìn)行監(jiān)控分析，并針對性指導(dǎo)查找漏損點(diǎn)；

②根據(jù)各分區(qū)中供水管道壓力和流量的變化，及時判別是否發(fā)生爆管；

③根據(jù)流量的變化及時發(fā)現(xiàn)新增的漏損點(diǎn)并盡可能準(zhǔn)確提供漏損位置信息；

④動態(tài)反映供水系統(tǒng)的水量分布，通過安裝的流量計實(shí)時計量各分區(qū)內(nèi)的供水量、需水量、漏水量等數(shù)據(jù)，核算產(chǎn)銷差；

⑤動態(tài)顯示各監(jiān)測點(diǎn)的水壓和濁度、余氯、酸堿度 等水質(zhì)狀況，科學(xué)制定調(diào)度方案。

6 結(jié)語

石獅市供水管網(wǎng)DMA 漏損監(jiān)控系統(tǒng)通過對供水管網(wǎng)進(jìn)行DMA 分區(qū)管理，可實(shí)時掌握各分區(qū)的供水運(yùn)行情況，為科學(xué)調(diào)度、及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)漏損區(qū)域并為維修提供有力的技術(shù)支持。提升了供水企業(yè)的管理水平，優(yōu)化了管網(wǎng)運(yùn)行，降低了產(chǎn)銷差率，給供水企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。