分区控压在供水管网漏损管控中的研究与应用

分区控压在供水管网漏损管控中的研究与应用

韩素颉

天津市华水自来水建设有限公司天津300122

摘要：近年来，随着国家的发展与进步，供水设施系统建设日益完善。与此同时，供水管网的漏损很早就成为供水公司生产运行管理的一大难题,即使在具有良好基础设施和管理经验的发达国家也是如此。漏损率可以直接反映出供水管网的设备及管理水平。通过对管网压力的控制可以有效地控制管网中不必要高压力的出现,进而减少爆管事故的发生。此外,在同等程度的泄漏点,管道的运行压力越高,造成的漏损就越严重。所以说通过压力管理的实施,可有效地打破“补老漏出新漏”的恶性循环,达到减少输水管网的漏损率、保护水资源、提高企业的经济效益的目的。

关键词：供水管网;漏损管理;压力管理

引言

根据建设部信息中心的统计资料,2001年我国供水管网的漏损率高达16%。现实的情况往往是,通过检漏、修补漏水点,管道的供水压力升高,继而又出现新的漏水点,这固然与管网的陈旧老化状况有关,但即便在管道较为完好时,若压力在特定时段有较大的上升,也会导致管道不能承受而产生新的漏点甚至爆管。供水管网压力合理调控是漏损管理的有效手段之一。对自来水有限公司选定的计量分区为研究对象，研究压力控制方案，选择专用于漏损控制的水力减压阀，建立压力管理运维机制，将信息化技术与压力管理工作密切结合，逐步转向智能精细化管理，降低漏损率，减少经济损失。供水管网泄漏和压力管理的概念和实践在我国才刚刚开始。结合我国的供水实际,开发出适合国情的管理模式、设备配套方案以及压力管理的参数模型十分紧迫也十分必要。在当前广泛应用的变频调压设备基础上,结合自动控制、远程数据网络、GIS管理信息技术、数据库软件管理技术,建立一套安全可靠、简单实用、方便灵活的泄漏和压力管理系统,在技术上是完全可行的。其中,借助当前广泛应用的公共无线通讯网络,以短信方式实现数据远传,是实现远程压力数据采集非常经济、有效的途径。结合数据加密技术,可以实现计算机远程控制。在控制器与控制中心之间遥测连接方式建立之后,就可以很简单地拨通某个控制器,来查看上游和下游的压力、流量等信息,进而根据需要远程调节控制参数。这会大大地节省人力和提高反应速度,以便为消费者提供更好的服务。

1城市供水管网漏水的原因

通过调查分析,管网漏损的原因主要有:

1.1管网现状

许多研究证明,管网陈旧老化,闸阀、消火栓漏水,埋设条件变化而导致的过大载荷或无法承受的压力,都会给管网造成不同程度的损坏。另外,管材种类多、质量参差不齐,施工质量不达标,设计不合理以及工程监督不严都会成为降低管网质量的因素。

1.2管网系统的服务压力

管网压力是影响输配水漏损率的重要因素。它不仅影响地下管线的漏损量,同时也影响爆管频率。一般情况下,山区的管网泄漏量要比平原地区的高一些。

1.3服务年限和管网的类型

管网的服务年限长可能导致漏损量和爆管频率增加。有报道指出,我国管网服务年限在50年左右则其漏水量为30%左右,如果采取了积极的补漏措施,其漏水量为20%左右,否则其漏水量可高达45%。而国外供水企业其管网服务年限为20～25年的漏损率仅为2%;即使没有采用漏水控制措施,最大也只有15%,这表明管网的服务年限是影响漏损的重要因素。在管网严重老化的状况下,为了保证正常供水不得不提高干管的服务压力,从而进一步导致干管的漏损量增加。

2压力管理的概念

通过压力管理的手段，使区域供水服务压力平衡，实现智能精细化管理，为供水管网优化运行带来综合效益。压力控制能够平衡管网压力、优化管网运行、减少漏水事故、节约水资源。同时，供水管网管理是一个长期的运维过程，通过压力的优化运行可以延长供水管网的使用寿命，提高管网资产使用的经济性。按照建设部对供水行业提出的标准,供水管网的漏损率必须控制在12%以内。要达标就必须加强输送管网的泄漏控制工作,而在满足用户需要的前提下改变管网的压力,是减少输送管网漏损最为快速、有效的方法。

压力与泄漏管理的策略基本内容包括:（1）重新规划调整各个管理区的网络布局,达到性能优化的目的;（2）不间断地进行检漏以及管网的维修,使管网处于相对完好的状态;（3）通过加装调压设备,在保证正常供水的前提下,根据用水量调节管网中的压力,使管网处于最优的压力条件下运行。通过管网压力管理的实施可以带来很多好处。其一,当压力减至200kPa可以将主干管的爆管事故率降低50%以上。对于供水管网来说,这能节省巨额维修费用,以及因维修对交通等造成的影响。其二,广大用户可以得到更为稳定的供水服务,也就是居民的水压在用水高峰期和非高峰期具有相同的水压,用户浪费水量减少。其三,持续的压力管理可以有效地延长管道的使用寿命,使供水公司的管网资产得以有效利用,取得更好的经济效益。现已广泛使用的减压阀可以很好地降低某些高压区域的管道压力,在管道的关键部位使用压力控制器,在最大限度节约用水的同时不会给用户带来明显的用水中断。其结果是对整个供水分区设置一个临界压力,使得管网通常处于比大多数时间所需求的压力高一些的状况下运行。

3运行维护

为了实现压力管理的精细化，需建立压力管理体系，增强对压力管理的运维工作。

3.1建立压力管理系统，为压力管理提供管理工具

将实施压力管理的供水区域阀门位置信息、阀门开关状态、水力减压阀位置信息、水力减压阀基本参数、施工图纸等固化在系统中；在线对阀前、阀后和不利点压力进行监测，根据压力异常数据，初步判断发生问题的主要原因，为到现场解决问题和准备工具提供数据支持。

3.2定期对实施压力管理的供水区域边界阀门开关状态进行确认，并将巡检记录固化在系统中。

3.3每半年对水力减压阀设备进行检查维护工作。如对上腔进行排气、对导管进行清洗、控制器电池耗电情况检查等。

3.4在压力管理系统中，设定报警机制，如阀后压力报警、阀后压力波动率报警、设备状态报警等，以及ＧＰＲＳ信号和ＧＰＳ信息上报等。

3.5根据供水区域的运行情况，做好应急措施工作，如对水力减压阀设定锁止命令，设定上、下限值及全开安全运行值等。不仅保障阀后用户的用水需求，而且保护设备的使用寿命。

3.6制定压力管理绩效考核指标，如维修及时率等。

结语

（１）定期确认供水管网边界阀门的开关状态。如果管网边界阀门的开关状态失控，压力管理不可能正常运行。压力管理能够实现巨大的节水效果，需要清楚掌握供水区域的管网拓扑结构、阀门的开关状态、管网运行的最不利点位置等，在实施压力管理前需要对控压区域进行梳理以确保压力保持稳定运行工作。

（２）综合年节水量、阀后压力波动、管网压力幅度变化、投入回收期指标来看，选择按时间段压力控制法更适用于绍兴市压力管理控制手段。同时，验证新歌卷帘式隔膜水力减压阀在调节过程平稳，阀后压力运行稳定，调压精确，平衡管网压力。

（３）低压供水管网会降低新增漏失点的速度，漏失事件的发生概率会显著减少，并减少发生漏水时发生的新增漏失水量，延长资产的使用寿命。在压力管理中使用专为漏损控制设计的水力减压阀，该类型减压阀适用在基于分区计量技术的非开挖漏损控制应用中。

参考文献

[1]林守江，沈钢，彭慧．供水管网的泄漏及压力管理［Ｊ］．中国给排水，２００６，２２（１８）：８６－８８．

[2]供水管理与漏损控制［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１７．

[3]供水漏损控制手册［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００９．