城市供水管網漏損現(xiàn)狀分析及控制技術應用

（湖南華銀國際工程設計研究院有限公司，湖南長沙市，410000） 林海珍

為了用水安全、提高經濟收益，必須要重視供水管網的建設與管理，使其安全運行。供水管網老化、超限服役、部分管材差、缺乏完善管理等原因[1]，使得國內平均漏損率達13%以上的城市占大部分，漏損率居高不下，經濟損失慘重。目前常用的基于儀器設備的漏損檢測方法操作性強，便于攜帶，但對專業(yè)度要求高，且不適用于大范圍檢測。同時多數研究者基于算法或者編程軟件建立了管網漏損預測和定位模型[3-5]。但是建模對于計算機語言要求較高，過程較為復雜，同時又由于缺乏足夠的管網數據資料及各種不確定因素等，導致模型精確度偏低，在實際應用中技術不成熟。為快速精確定位，可以基于模型算法快速定位可能的漏損區(qū)域，再結合硬件設備進行人工檢漏，兩者結合，精確定位漏損點。同時借鑒發(fā)達國家治理思路，采用DMA分區(qū)計量管理和壓力調控等措施[6-7]，漏損率大幅下降。

1 國內外管網漏損現(xiàn)狀

1.1 國外供水管網漏損現(xiàn)狀

目前，國外發(fā)達國家普遍采用分區(qū)計量、壓力調控、被動檢漏等手段，先后引入流速檢漏儀、水壓檢漏儀等。在設備和監(jiān)測技術的加持下，部分發(fā)達國家的漏損率取得重大突破，漏損率已經低于7%。部分發(fā)達國家供水管網漏損率如圖1。

圖1 國外部分發(fā)達國家供水管網漏損率

1.2 國內供水管網漏損現(xiàn)狀

管網周圍地面凹陷、水資源被浪費都是管網漏損帶來的最直接影響。雖然中國城市供水量、供水管長、總用水量、用水普及率逐年增長，但供水企業(yè)仍面臨各種困難，如管道老化、管材差、超期服役的管網等。根據中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部官方數據統(tǒng)計，近十年中國每年漏失的水量高達700多億立方米，足夠滿足1億居民用水。

據中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部（以下簡稱：住建部）官方資料，國內漏損率超過13%的城市有500 多個，供水管網漏損給我國帶來了嚴重的經濟損失。

根據住建部官方數據統(tǒng)計[8]，2011~2020年中國城市供水管道平均管網漏損率見圖2。

圖2 2011~2020年中國城市平均供水管網漏損率

從圖2 可以得知：我國城市平均供水管網漏損率從2013 年開始，逐年減少，可見近幾年國家在供水管網漏損治理方面做出了巨大努力，也取得了一定成效，但是漏損率仍較高。

1.3 國內外供水管網漏損現(xiàn)狀對比

與國外發(fā)達國家相比，中國管網的漏損率相對較高，平均管網漏損率為15.66%，而部分發(fā)達國家僅為6%~8%。歐洲部分國家和地區(qū)平均單位管長漏損量為0.77m3/km?h，而中國平均單位管長漏損為1.85m3/km?h。中國部分偏遠地區(qū)供水設施老舊，管理技術仍不夠完善，導致管網漏損率仍居高不下。而部分發(fā)達國家很早就開始關注管網漏損問題，因此不管在技術還是管理方式上都具有借鑒作用。

2 城市供水管網漏損原因

2.1 供水管道腐蝕老化現(xiàn)象嚴重

老舊城區(qū)由于基礎設施落后，加上管網維護不到位、使用年限較長等原因導致管網腐蝕老化現(xiàn)象嚴重。管道內壁的銹蝕物質會隨著水流沖刷作用進入居民的生活用水中，影響居民的生活。此外，余氯因管道結垢被耗盡，導致水中滋生各類細菌，加劇管道腐蝕，水質惡化，發(fā)生二次污染，降低管網輸水能力。

2.2 管道超限服役導致漏損現(xiàn)象嚴重

對于沒有做內襯的管道或者內部防腐不到位的，較易銹蝕，加上早期建設的管道使用年限較長，或多或少的會存在漏損問題，從而加大水資源的浪費，使得供水成本增大。

不同年份管網敷設占比情況及管道材質占比情況分別見圖3和圖4。其中部分管道使用年限已經超過50年，存在很大程度的漏損風險。管材較差也會削弱管網壽命，造成漏損。

圖3 不同年份管道敷設占比情況

圖4 不同管材占比情況

2.3 供水管網缺乏維護和管理

由于部分城市管道建立的時間較長，缺乏相關的資料。加上有關部門沒有科學有效地對管網進行定期管理和維護，這就使得管理人員無法詳細了解到供水管網的管材、管徑、使用年限以及可能存在的漏損區(qū)域，導致后期供水管網的管理與維護較難。

部分管理部門缺乏相應的管理知識和能力，依靠經驗指導工人工作。大部分城市管網資料沒有建立起系統(tǒng)化、智慧化的管理方案，不能第一時間對管網漏損地方進行預警和排查。

3 漏損問題解決方法

3.1 更新改造老舊、超限管網

改造超年限、破損、管材差的管道。選用優(yōu)質管材，諸如，鋼管、鑄鐵管等。改造老舊小區(qū)管網，便于用水計量管理，實行一戶一表制。

3.2 分區(qū)計量

實施供水管網分區(qū)計量原則，完善其他用水計量管理，諸如，消防、綠化、市政等用水量，這樣才能準確計量用水量。

3.3 壓力調控

根據水量變化特征，合理調度供水壓力，均衡高、低壓區(qū)。水量小時，合理降壓，逐步均衡管網壓力，降低漏損量。

3.4 供水管網智能化建設

部分城市由于信息化水平低，缺乏足夠的管網數據，只能憑借經驗控漏。基于物聯(lián)網搭建智慧管理平臺，進行信息化、常態(tài)化、科學化的管理，實時監(jiān)測管網水量、水質、水壓變化，對管網漏損的位置能夠準確查找，并及時控制漏損。

3.5 不斷完善和提升管理制度

部分供水企業(yè)開展漏損工作不到位、內部管理制度不完善、員工積極性不高，導致管網漏損嚴重。因此企業(yè)要進行嚴格的績效考核，完善相關管理制度，落實責任制，規(guī)范工作流程，提高相關人員的專業(yè)技能。同時地方政府也要加大對管網控漏的資金投入。

4 供水管網漏損控制技術的應用

漏損控制技術包括常用的硬件檢漏技術和通過建立供水管網模型預測管網漏損時間，定位漏損點等。單獨使用某一種方法效果不盡如人意，需二者結合使用，節(jié)約人力、物力。目前我國較為有效的控漏檢漏方法為采用DMA 分區(qū)計量方式，在部分試驗區(qū)已取得較好的結果，漏損率顯著下降，但普及率較低，管理還不夠完善。

4.1 供水管網模型的研究

通過管網模型，對管網漏損區(qū)域進行預測和定位，及時采取措施，減少經濟損失?；谒惴ɑ蛘咚δM軟件構建的供水管網模型的方法在一定程度上可以對管網漏損的概率進行預測，對管網漏損區(qū)域進行粗略定位，縮小檢測范圍[3-4]。但是建模過程較為復雜，且影響管網漏損的因素較多，導致模型的精確度及可靠性還有待提高[5]。

4.2 DMA分區(qū)計量管理體系

在DMA 分區(qū)計量中，閥門數量與壓降成正比，超過此范圍，壓降不明顯；閥門數量與漏損量成反比，閥門數量越多，漏損量越少[6]。

在控漏方面，北京市采用獨立分區(qū)計量和壓力調控的手段。同時建立管網GIS模型和水力模型系統(tǒng)對管網壓力進行優(yōu)化。建立專職檢漏人員，將人工查找定位與遠程監(jiān)測相結合，并不斷推進衛(wèi)星探漏等技術，查找暗漏、破損的管網。通過上述技術措施，北京市漏損率連續(xù)10 年下降，降到9.85%[7]。紹興市通過開展全面管網普查，通過完善分區(qū)建設、信息化，智能化的管網控制措施，漏損率從20%降到5%，具有很強的示范帶頭作用。鄭州市通過完善分區(qū)計量管理，結合壓力調控，搭建物聯(lián)網智能平臺等措施，進行智能檢漏控漏。五年內，改造老舊管網112余公里，建立一級計量分區(qū)7個、二級25 個、獨立的子分區(qū)（DMA）1882 個。實現(xiàn)了漏損率從2011年的23.63%到2020年的7.61%飛躍。

實行DMA 分區(qū)計量方法，在檢漏控漏方面成效顯著?？梢詫MA 方法與供水管網模型結合，同時結合智能化管理或者分區(qū)管理或者安裝多個閥門調控管道壓力的思路進行優(yōu)化完善并提高控漏效果。

5 結語

中國的供水管網長度、供水普及率以及供水量正在逐年上升，但是，漏損率仍居高不下。影響管網漏損的原因有很多，采用單一的漏損控制方法是無法取得良好的治理效果，必須雙管齊下，將硬件檢測與軟件模型進行結合。首先采用軟件模型進行大范圍地查找，找到管網漏損區(qū)域，再運用硬件設備小范圍查找，實現(xiàn)從出現(xiàn)漏損再去補救到精準定位節(jié)約人力物力的轉變。但是建模的過程較復雜，由于管網資料不健全，且導致管網漏損的原因有很多，諸如管材、管徑和埋深以及管道周圍自然因素的干擾等原因，致使模型很大程度上不能很好地模擬自然條件下管網漏損情況，模型的精確度以及在實際工程中的使用情況均較低。部分實驗區(qū)域及城市通過采取DMA 分區(qū)計量技術并結合管網模型及智能化管理，最終取得較好成效。企業(yè)應當結合實際情況，制定與本地區(qū)供水管網相匹配的管理措施，進行智能化管理，從而實現(xiàn)有效的控漏檢漏。