水平衡測試法在農(nóng)村供水管網(wǎng)中的應(yīng)用

胡一越

(湖南省建筑設(shè)計院有限公司，長沙 410011)

前 言

城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)表明，2017年全國公共供水管網(wǎng)綜合漏損率為14.57%[1]，超過了《水污染防治行動計劃》確定的城市漏損率的標準(2017年，漏損率控制在12%以內(nèi)；2020年，控制在10%以內(nèi))。農(nóng)村管網(wǎng)由于其供水特點，一般更難達標[2]。近年來，在供水集約化思想的指導(dǎo)下，農(nóng)村供水企業(yè)提出了提高管理水平的要求，降低管網(wǎng)漏失率成為首要研究的課題。水平衡測試是針對農(nóng)村管網(wǎng)提出的一種主動檢漏的方法，其有效性在實踐中得到了驗證。

1 農(nóng)村供水管網(wǎng)的特點

1.1 供水點相對分散[2]

農(nóng)村用戶大都居住在十幾戶，甚至幾戶人家的自然村落，比較分散，所以管網(wǎng)幾乎全都是枝狀布置。

1.2 管網(wǎng)漏失嚴重

農(nóng)村供水管網(wǎng)漏失率往往高于城市供水管網(wǎng)，其原因有以下幾點。

1.2.1 單位供水量所需供水管網(wǎng)長度較大，因此漏失的可能就比較大。

1.2.2 農(nóng)村供水管網(wǎng)材質(zhì)低劣，耐壓性差，易腐蝕，使得漏水的可能性和漏水量較大。

1.2.3 農(nóng)村管網(wǎng)建設(shè)時，一般都是土法上馬，施工過程不夠規(guī)范，如接口質(zhì)量差、管道防腐措施不當、覆土不均等工程問題時有發(fā)生，各種管線閥門的設(shè)置也很不合理，加大了管網(wǎng)漏失的潛在可能性。

1.2.4 在管網(wǎng)的日常運行中，缺乏正確及時的管理和養(yǎng)護，導(dǎo)致管網(wǎng)腐蝕老化嚴重，其水密性和強度都大大降低，漏損嚴重，并且影響管段的輸水能力。

1.2.5 供水管網(wǎng)涉及的地形比較多樣化，有混凝土路面，瀝青路面，泥結(jié)石機耕路面，農(nóng)田田埂，宅基地，果(竹)林菜地，加上現(xiàn)在農(nóng)村大量的施工作業(yè)對管網(wǎng)造成了直接的或間接的損傷，極易造成管網(wǎng)漏失[2]。

1.2.6 農(nóng)村管網(wǎng)出現(xiàn)漏損時，漏失的水往往流入了農(nóng)田、河浜、地下渠道，在雜草叢生的田野中難以被發(fā)現(xiàn)；同時農(nóng)村居民對用水要求相對較低，當漏失造成低壓時，他們以為是總體壓力低而不予報修，延誤了搶修時機。

2 水平衡測試法

2.1 水平衡測試原理

水平衡測試針對農(nóng)村供水管網(wǎng)幾乎全是枝狀布置這一特點，在檢測區(qū)的各級水管上安裝流量計，用進水總量和用水總量差，判斷區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)漏水情況，即利用水流的連續(xù)性方程Q入-Q出=Q漏損。

2.2 水平衡測試操作方法

2.2.1 確定檢測區(qū)域，了解區(qū)內(nèi)供水管網(wǎng)布置

2.2.2 安裝水表

在檢測區(qū)的各級水管上安裝相應(yīng)的水表，直至用戶，這些水表依次為一級表、二級表、三級表……，在供水網(wǎng)絡(luò)上形成階梯式分級計量。為了方便漏點定位，各級水表盡量安裝在該級管道的起端，同時為了防止水表的損壞，應(yīng)根據(jù)管網(wǎng)敷設(shè)的實際情況最終確定水表的安裝位置。

2.2.3 管網(wǎng)檢漏

水平衡測試的檢漏主要采用差值法：在同一時段內(nèi)對所有水表進行抄計，當上一級水表的水量等于下一級水表水量之和時，此段管路水量平衡，管路正常(由于在計量時小口徑水表精確度較高，可能出現(xiàn)下一級水表水量之和往往大于上一級水表的水量的情況)。當上一級水表的水量大于下一級水表水量之和時，說明水量失衡，若漏損量未超過允許值，則表示該管路基本無漏損或漏損很少，不再檢測；若漏損量超過允許值，則需結(jié)合其它方法檢查具體漏水位置，及時搶修(當然也要排出計量不準造成的誤判)。

2.2.4 漏點定位

通過管網(wǎng)檢漏，可證明漏損的存在，鎖定漏水發(fā)生的大致范圍，但仍需結(jié)合其它方法進行漏點的定位。除常規(guī)使用的各種方法外，在管線較長又難以查找漏點時，二分法亦可用于農(nóng)村樹狀管網(wǎng)的漏點定位。二分法就是在漏水管路的上下級水表中間安裝閥門或水表，一步步縮小可疑漏損范圍，最終找出漏點的方法。

2.2.5 管網(wǎng)檢修

漏水點查明以后，就要進行管網(wǎng)的檢修工作。對漏水量較小的管道，可采用局部補漏的方式，對漏水嚴重的管道，應(yīng)進行管道的更新。

2.2.6 確定各級水表用水基數(shù)

一般地，農(nóng)村用戶的用水量較為規(guī)律且比較穩(wěn)定。在管網(wǎng)檢修以后，通過一段時間(通常只需幾天)的定時抄表統(tǒng)計，可以確定各級表大概用水量，稱為用水基數(shù)Q基，此水量可與以后的抄表數(shù)據(jù)進行對比，作為管網(wǎng)檢漏時的一個輔助標準[3]。

2.2.7 水量日常監(jiān)測

供水管網(wǎng)的水量日常監(jiān)測是水平衡測試中不可或缺的環(huán)節(jié)，也是供水管網(wǎng)管理中重要的一部分。包括以下內(nèi)容。

第一，對各級水表定期定時進行抄計，利用差值法將抄表數(shù)據(jù)進行分析，及時地發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)的漏損。抄表的周期應(yīng)根據(jù)管網(wǎng)材質(zhì)、管齡、運行壓力、地質(zhì)條件等一系列影響管網(wǎng)漏損的因素以及管理人員的配置數(shù)量綜合決定。抄表周期越短，發(fā)現(xiàn)漏損所需時間也就越短，例如，若抄表周期為一天，則可將漏損控制在24h內(nèi)。對于一級表和二級表，原則上要每天定時抄表核對，以便隨時掌握管網(wǎng)的運行動態(tài)。

第二，在確定各級水表用水基數(shù)的情況下，可將各級水表的抄表數(shù)據(jù)Q計與用水基數(shù)Q基進行比較，若Q基≈Q計，則初步認為該水表之后的管路基本無漏損；若Q基

第三，在管網(wǎng)用水的靜止期即“最小流量時”(一般是夜間兩點)，從管網(wǎng)最末端一級水表起觀察水表工作情況，如果水表讀數(shù)增加，則表明該水表之后的管路有漏損；反之，此水表之后的管路正常。同時，當末端一級分表讀數(shù)不變時，上游水表計量數(shù)值增量均應(yīng)考慮為管網(wǎng)漏水造成，應(yīng)及時組織檢修。

第四，在水量的日常監(jiān)測中，供水企業(yè)常采用一種俗稱為“收費回頭看”的方式。即在對用戶水表進行抄計后(用戶水表的抄表周期通常長于各級檢漏表的抄表周期)，將最末一級分表的水量與此表后所有用戶的收費水量情況相比較，當此分表水量小于或等于用戶水表水量之和時，可認為配水管網(wǎng)正常；當此分表的水量大于用戶水表水量之和時，首先應(yīng)查明此段配水管是否檢修過，檢修時耗損水量是多少。若扣除了耗損水量，水量仍然失衡，則應(yīng)考慮此區(qū)域的表外用水情況(非法用水等)。

3 水平衡測試應(yīng)用實例

水平衡測試在農(nóng)村供水管網(wǎng)中的應(yīng)用起始于LY水廠某村。在應(yīng)用水平衡測試之前，該供水區(qū)域內(nèi)的村級管網(wǎng)漏失率高達48.5%。通過水平衡測試的實踐，該村級管網(wǎng)的漏失率控制在15%。下圖為LY水廠某村供水管網(wǎng)水平衡測試管網(wǎng)拓撲及裝表示意圖。

圖 LY水廠某村水平衡測試管網(wǎng)拓撲及裝表示意圖Fig. The installation of water meter for water balance testing in a village of waterplant LY

水平衡測試在供水管網(wǎng)管理中的成效在LY水廠供水區(qū)域得到驗證。該水廠供水區(qū)域含15個村和社區(qū)，15個村均已完成各級表的安裝。在水平衡測試的第一階段，即查出暗漏34處。通過對管網(wǎng)進行補漏等修復(fù)措施，修復(fù)后與裝表時相比平均每天減少水量1 818m3(見下表)。

表 LY水廠水平衡測試檢漏統(tǒng)計Tab. Statistics on leakage of water balance testing in LY waterworks

續(xù)表

序號單位名稱一級表數(shù)量(只)裝表后24小時水量(m3)檢漏修復(fù)后平均日用水量(m3)暗漏(處)每日節(jié)約水量(m3)節(jié)約水量(%)9鳳形村4 548 143 4405 74.0 10懷西村1 74 27 147 63.6 11新華村1 240 128 2113 46.9 12官塘村1 109 87 122 20.0 13白毛村4 65 46 120 29.9 14祥源村2 125 93 132 25.3 15巡山村1 92 68 224 26.2 合計38 3527 1709 341818 51.5

4 經(jīng)濟效益評價

針對水平衡測試經(jīng)濟效益有較大影響的幾個因素，對LY水廠的水平衡測試經(jīng)濟效益進行簡單經(jīng)濟評價如下。

4.1 投入成本包括材料費(水表費用、閘閥費用、管網(wǎng)檢修材料費)和人工費(裝表人工費、管網(wǎng)檢修人工費、日常管理費用)。

4.2 回收利潤只考慮直接經(jīng)濟效益，即為制水單位變動成本×水量，此處制水單位變動成本為原水原動力、凈水原動力、原材料之和。

經(jīng)計算得，LY水廠水平衡測試投入成本為45 950元，回收利潤409 530元。該實例表明水平衡測試具有突出的經(jīng)濟效益，可在農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用。

5 存在的問題

盡管XY縣自來水公司的檢漏工作取得了明顯成效，但是，在水平衡測試法的操作和管理當中尚存在著如下的問題。

5.1 需建立完善的水表校驗制度，按國家有關(guān)規(guī)定對普通水表每2年維修校驗一次，6年強制更換，同時結(jié)合水表的使用情況，不定時對水表進行清洗。

5.2 受經(jīng)濟條件的限制，水量計量均采用普通的旋翼式水表，沒有配備現(xiàn)代化的遠傳表，因此水量數(shù)據(jù)的采集、分析仍采用傳統(tǒng)的人工手段，造成了對管網(wǎng)運行情況判斷的滯后。

這些問題有待于在水平衡測試推廣應(yīng)用的過程中得到進一步的解決和完善。