城市供水管網(wǎng)的漏損原因分析及控制措施

蔡茗泉

【摘? 要】雖然我國總體水資源量非?？捎^，可人均水資源量并不是十分充足，僅為世界平均水平的四分之一。水是孕育生命的源泉，每年的3月22日，是“世界水日”。黨的十八大上習(xí)近平主席提出“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”十六字的新時代治水新方針。節(jié)水優(yōu)先，就是要珍惜每一滴水資源，最大程度減少損耗。而城市給水供水管網(wǎng)的損漏，則是困擾目前節(jié)水最大的難題之一，所以如何控制管網(wǎng)的漏損量已經(jīng)成為各個地區(qū)的頭等大題。論文針對城市供水管網(wǎng)的漏損原因及控制措施進(jìn)行了分析。

【Abstract】Although the total amount of water resources in China is very considerable， the amount of water resources per capita is not very sufficient， which is only one fourth of the world average level. Water is the source of life. Every year on March 22， it is the "World Water Day". At the 18th National Congress of the Communist Party of China， President Xi Jinping put forward the sixteen words "water conservation priority， spatial balance， systematic management， two-handed efforts"， a new guideline for water control in the new era. Giving priority to water saving means that we should cherish every drop of water and reduce the loss to the greatest extent. The loss and leakage of the urban water supply pipe network is one of the biggest problems plaguing water saving at present， so how to control the leakage of urban water supply pipe network has become the top problem in all regions. This paper analyzes the leakage causes and control measures of urban water supply pipe network.

【關(guān)鍵詞】保護水源;管網(wǎng)漏損;內(nèi)外部原因;智能化管理;控制漏損

【Keywords】water protection; pipe network leakage; internal and external causes; intelligent management; leakage control

【中圖分類號】TU991.38? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）08-0100-02

1 城市供水管網(wǎng)的現(xiàn)狀

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%（城市和縣城）。根據(jù)江蘇省揚中市供水公司提供的資料來看，存在以下幾個問題：設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，舊城區(qū)管網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重滯后;部分企業(yè)亂接亂建導(dǎo)致出水水質(zhì)不穩(wěn)定，管網(wǎng)混亂;近年來城市建設(shè)中車輛超重超載碾壓，造成管網(wǎng)下沉變形、滲漏。這三點也是造成管網(wǎng)漏損、混亂的最主要原因。

2 管網(wǎng)漏損中出現(xiàn)的問題

2.1 管道

江蘇省揚中市鋪設(shè)的管道，建成至今已經(jīng)有三四十年的歷史，由于時間的久遠(yuǎn)，陳舊的管網(wǎng)不可避免有很多問題。老舊的主管網(wǎng)大多為水泥管道和一些銹跡斑斑的鐵管鋼管，隨著交通產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，水泥管道在道路下的承壓能力已經(jīng)不能滿足現(xiàn)今社會需要，車輛的重力壓力和大型建筑的遍地開花，很容易使管道破裂。而鑄鐵管鋼管道也存在腐蝕問題，內(nèi)壁腐蝕和管外腐蝕，以及和水、氧長年累月的相互接觸，很多地方都會生銹、損壞，從而影響甚至污染水源。

2.2 管道外部問題

江蘇省揚中市位于北亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季炎熱高溫，冬季寒冷。高溫和低溫交替的氣候條件，十分不利于管網(wǎng)的“長壽”。因此，溫度作為一個外部因素，對管網(wǎng)影響很大。再結(jié)合揚中市本地情況，可以得知溫度的變化不僅僅表現(xiàn)在管道中水溫的變化，還會改變管道自身的溫度，熱脹冷縮，管道在極熱和極寒的考驗下就會開裂，導(dǎo)致漏損點出現(xiàn)。另一個外部因素便是埋深，如上文所述，車輛的重力和建筑的重壓，三四十年前預(yù)留的覆土厚度已經(jīng)不能夠保障管道了，加上施工的不規(guī)范或建筑超重，超出的負(fù)荷就會使不堪重負(fù)的管道破損。

2.3 管道內(nèi)部問題

管道內(nèi)水壓波動也是管道漏損不可忽視的原因之一。一方面，在漏損點點數(shù)定量的情況下，管網(wǎng)水壓愈高，漏損的速度就會越快，漏損量就越大;另一方面，管網(wǎng)水壓對新漏點的出現(xiàn)也有很大的影響。管道的供水壓力波動上升，會產(chǎn)生壓力差，狀態(tài)差的管道便會出現(xiàn)漏水點，但即使管道狀態(tài)優(yōu)良時，如果壓力一定時段有略微大幅度的上升，依然會讓管道承壓不足而產(chǎn)生新的漏點甚至爆管。如此往復(fù)，管網(wǎng)的漏損量可想而知。這其中也有管道設(shè)計不合理的原因，不合理的設(shè)計會導(dǎo)致“卡脖子”等現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)，隨著城鎮(zhèn)發(fā)展，城區(qū)框架在被不停的拉伸，老舊的供水管道沒有新添或改擴，就會導(dǎo)致管道粗細(xì)不均勻，管道狀態(tài)趨于承壓的極限，這樣主管道與支管道就有落差。加上原供水管多為鑄鐵管和水泥管，塑形和彈性形變量不是很高，不善于對抗擠壓，就會發(fā)生變形。隨著使用年限的增加，質(zhì)量參差不齊的水泥管鐵管，內(nèi)部結(jié)垢更使管徑減小，造成管道阻力更大，水壓就會忽而升高忽而降低。據(jù)揚中市部分地區(qū)數(shù)據(jù)顯示，正常的水壓從給水泵站中輸送出來都有2～3kg，可有時到了居民家中卻連1kg都不到，這便是大面積管網(wǎng)漏損產(chǎn)生的后果[1]。

2.4 人為施工、安裝及管網(wǎng)設(shè)計問題

施工質(zhì)量會直接影響到管網(wǎng)的可靠性和安全性。施工人員技術(shù)不規(guī)范，管道接口安裝不符合規(guī)范要求，混合油麻涂抹不均，水泥砂漿糊不嚴(yán)實，橡膠鐵圈安裝錯位，拉緊不合微小滲水不能及時發(fā)現(xiàn);管道基礎(chǔ)處理不好，管道覆土密實度不夠，或填壓土層薄稀，土質(zhì)過于松軟而造成路基下陷，施工者在施工中擅自更改施工計劃，這些都會產(chǎn)生管道系統(tǒng)漏損的現(xiàn)象。管網(wǎng)設(shè)計不符合規(guī)范、符合規(guī)范卻不貼合現(xiàn)實，最終結(jié)果都是不合理的設(shè)計。俗話說，“沒有良好的開端就已經(jīng)失敗了”。一個不合理的管網(wǎng)配備有再好的工程師、管材，也會走向不斷修修補補、大刀闊斧改革的命運，占用了城市經(jīng)濟不說，也影響了市容。

3 管材換代及維護

3.1 管材的更新?lián)Q代

現(xiàn)在我國用于供水的管材有金屬管和非金屬管。不同的管材由于管材性質(zhì)不同，適用性不同，其產(chǎn)生漏失的程度也是不一樣的。同樣根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，大量三線城市或者農(nóng)村，大多使用的是水泥管和鑄鐵管，而鑄鐵管在相同的條件下，漏點卻是最多的，漏水發(fā)生率也是最高的，平均每鋪設(shè)10km的鑄鐵管，漏水情況便會發(fā)生4.5次[2]。水泥管、鋼管和鑄鐵管的漏失率首當(dāng)其沖。參考一些發(fā)達(dá)國家過往的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)供水的漏失也大多都是鋼管和鑄鐵管以及水泥管造成的，例如，德國曾對其幾十個城市收集數(shù)據(jù)，漏損發(fā)生頻率最高的便是鋼管，高達(dá)0.26件每km*a鑄鐵管緊跟其后為0.23件每km*a。也不單單只是一個國家有這種規(guī)律，國際普遍反響的聲音讓很多國家開始投入使用GRP管道，唯一美中不足的是其價格居高不下，成本太高。近年來我們國家也陸陸續(xù)續(xù)開始大面積減少或禁止使用鋼管、鑄鐵管等，帶來了很好的效果。當(dāng)然，我們要繼續(xù)將眼光放在新材料、有著良好前景的塑料環(huán)保等材料上，加快試驗，加快更新管網(wǎng)的速度。

3.2 采用分區(qū)管控、定期檢測和維護

分區(qū)管理，概念即計量分區(qū)、壓力分區(qū)和管理分區(qū)三種管理模式相結(jié)合的管理方式。其中首要部分便是計量分區(qū)（DMA），DMA自身有三個規(guī)模分為小中大三種，對應(yīng)的住戶數(shù)量分別是<1000、1000～3000、3000～5000。分區(qū)計量，就可以很直觀地透過計量數(shù)據(jù)及時發(fā)現(xiàn)爆管和漏失的區(qū)域加以定位，進(jìn)而及時有效地修復(fù)、搶修缺漏處。

壓力分區(qū)，在年終統(tǒng)計數(shù)據(jù)時，總用水量、總輸出量及總損失量總是可以相對方便地接收并整合，較為直觀，但化整為零后，塊分布區(qū)域具體的水況信息很難收集和記錄。每個地塊有每個地塊的壓力。所以了解城市地形，并給所有地區(qū)進(jìn)行分壓供水，可以有效緩解整個管網(wǎng)的水壓壓力。最后則為管理分區(qū)。管理分區(qū)，最好的方式就是借助一些自然地理條件或鐵道公路等分界性標(biāo)志進(jìn)行劃分地塊，化繁為簡進(jìn)行小地塊的分區(qū)管理。

要監(jiān)測，不停歇的實時監(jiān)測。比較古老的方法即通過地面聽音來判斷管網(wǎng)是否漏水，沿用至今，可其弊端也十分明顯，噪音的影響對其非常大，通常在夜深人靜的時候，負(fù)責(zé)人員才能去檢測，反饋的信息也很有限，效率很差。儀器的精確、技術(shù)人員的工作能力素養(yǎng)對監(jiān)測結(jié)果有著不可忽視的影響。隨著新智能化技術(shù)的發(fā)展，古老的聽音檢測在慢慢被摒棄。自動化管網(wǎng)在管道中憑借金屬的傳導(dǎo)性，發(fā)出電磁波或流動水分子進(jìn)行實時監(jiān)測，甚至有新的發(fā)明，如投入水流動微型機器人，只不過目前成本較高難以普及。不過隨著高技術(shù)的更新?lián)Q代，管網(wǎng)漏損的智能化檢控技術(shù)會越來越成熟。智能化檢測管網(wǎng)漏損的遠(yuǎn)期收益是非?？捎^的，也很大程度上減少了漏失量。

借助智能化的管網(wǎng)數(shù)據(jù)預(yù)測進(jìn)行漏損預(yù)測，包含各種算法公式，如遺傳算法、螞蟻算法、代入貝葉斯公式、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論等，不停地分析數(shù)據(jù)并給出發(fā)生漏損的概率預(yù)測報告。在大的漏失發(fā)生之前就及時進(jìn)行維護與修復(fù)。通過更智能化的管理減少人工技術(shù)上的失誤，透過大數(shù)據(jù)摸索規(guī)律。

3.3 從政治層面加強管控

政府或相關(guān)部門要加強企業(yè)或居民合理用水意識，立法保護水資源，大力懲治一些企業(yè)非法排水用水。特別是對有污染的企業(yè)、不規(guī)范施工，如對不加裝止回閥等會危害管道健康的施工罰款教育甚至追究其法律責(zé)任。對不合理的管網(wǎng)進(jìn)行改造或招標(biāo)重新設(shè)計，達(dá)到一勞永逸的效果最好，放眼長遠(yuǎn)的管網(wǎng)投資。盡快建立數(shù)字化管理系統(tǒng)并加以完善，結(jié)合地方特色建立起最有效減少漏損的管網(wǎng)模型，利用智能化和數(shù)字化，達(dá)到最佳的管網(wǎng)控制率。

4 結(jié)語

上述一些方案已經(jīng)在部分地區(qū)得以實施并且取得了一定程度上的成功，這足以證明這幾種方案是能夠有效控制管網(wǎng)漏損的。但由于地域環(huán)境、地區(qū)的投入成本因素，實現(xiàn)全范圍的普及化還存在一定的困難。因此，在改造的同時，不要停下學(xué)習(xí)的腳步，要將目光投入世界范圍內(nèi)的管網(wǎng)漏損研究中，借鑒、學(xué)習(xí)，取其精華去其糟粕。不斷通過實驗，找到最適合地區(qū)、國家的管網(wǎng)管理方式。

【參考文獻(xiàn)】

【1】內(nèi)鄉(xiāng)縣自來水公司.關(guān)于影響城區(qū)水壓因素的情況匯報[R].2016-05-09.

【2】鄧曉婷，崔建國.城市供水管網(wǎng)漏損影響因素分析[J].太原理工大學(xué)學(xué)報，2012，5（43）：160-162.