智慧供水管网漏损控制项目实践_李睿.pdf
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1、2023 年第 1 期 54 CITY AND TOWN WATER SUPPLY漏损专栏智慧供水管网漏损控制项目实践李睿(同济大学环境科学与工程学院,上海 200092)摘要:文章首先介绍了国际水协提出的漏损控制策略,分析了 L 自来水公司的基础设施和漏损控制现状,提出“咨询硬件软件”一站式管网漏损控制解决方案。通过主动式漏损控制方式,如硬件采集、软件分析、智能预警、消息推送等智能化手段,优化漏损控制流程,提高检漏效率,不断降低自来水公司的产销差。最后通过投资和效益的分析,对项目的经济效益进行了评估,实践证明该项目经济效益良好。关键词:供水管网;漏损控制;DMA 管理;平台分析;效益评估引言
2、做好管网漏失控制是实现城市节水降耗、提高水资源利用效率的重要措施。2015年国务院印发水污染防止行动计划(国发201517 号),要求提高用水效率:抓好工业节水,加强城镇节水,到 2017 年,全国公共供水管网漏损率控制在12%以内;到2020年,控制在 10%以内。城市供水管网漏损控制及评定标准(CJJ 92-2016)要求供水企业必须详细掌握管网现状资料,建立完整的供水管网技术档案和管网地理管理信息系统,定期进行漏水检测,及时发现漏水和修复漏水管道,将管网基本漏损率控制在 12%以下。2022 年,两部门办公厅印发通知明确到 2025 年全国城市公共供水管网漏损率力争控制在 9%以内。对于
3、大型的管网系统,无收益水量只能按照整个管网系统来计算,体现的是整个系统的平均水平。确定无收益水量的发生位置对水司来说是一个相当大的挑战。供水管网分区管理是加强管网产销差分析和控制的有效手段,是集技术、管理和经济于一体的全新管理方式。管网分区主要针对主干管网进行区域分割,通过安装流量计或者关闭阀门等措施将供水区域划分为若干个区域1,如图 1 所示。管网分区的主要目的是了解产销差在供水区域内的分布情况,确定重点区域,并对分区内的相应管理机构进行产销差工作绩效考核。DMA 层面的漏损控制主要手段是利用最小夜间流量(MNF)对区域内的产销差进行分析,如果确定 DMA 有较严重的物理漏损或表观漏损,则采
4、取针对性的检漏工作。图 1典型的 DMA 布置方案DOI:10.14143/ki.czgs.2023.01.0282023 年第 1 期 55 CITY AND TOWN WATER SUPPLY漏损专栏1.现状分析1.1 基础设施L 自来水公司目前有自来水厂两座,日供水量共约 5 万吨,供水面积 223 平方公里,约有 200 个居民小区,服务人口 26 万,同时有工业用户约 240 个;现有 DN200 及以上供水主干管约 144 公里,不同管材的管网长度(米)见图 2。14911 92241 37239 钢筋混凝土 球墨铸铁 PE图 2不同管材的管网长度此外,L 自来水公司设置了 30
5、处管网压力监测点,两个水厂均采用低压供水,出厂压力 0.2Mpa,压力不足用水点采用局部增压方式。1.2 漏损情况本漏损控制项目于 2018 年启动,由于在管网规划初期受条件限制,在管网建设中存在一定的不合理性,为管网漏损埋下隐患。启动前,L 自来水公司的供水管网频繁发生漏损事故,2017 年全年主干管抢修管道 25 次。部分机械水表已过保质期(国家标准保质期六年)且测量精度难以保证。因此需加速管网改造及大用户机械表的更换。在管理上,由于对供水管网缺乏监测,无可靠的实时的监测设备,管网压力数据和水量漏失率难以统计归纳。以 2017 年为例,表 1 中数据为 2017 年的供水量和售水量,从该数
6、据可以看出,L 自来水公司的产销差率约在 13.3%。表 12017 年供售水量表年份2017水量类型供水量售水量水量(万吨)1423.361233.78产销差水量(万吨)189.58产销差水量占比13.3%L 自来水公司尚未目前开展分区计量的工作,包括主干管网分区,DMA 小区及大用户监控。虽然目前 L 自来水公司的产销差率不算高,但存在某些 DMA 小区及大用户漏失严重的现象,而且管网漏损控制是一项长期的工作,如果没有长效的管理机制,很有可能会出现产销差反弹的现象,如图 3 红线所示。图 3管网漏损控制的效益分析2.技术方案2.1 整体解决方案通过建立完善的分区计量系统将整体供水管网分割细
7、化,使漏损控制工作更加有针对性,漏损诊断和治理更加有时效性。同时利用有效的系统监控和分析,准确的夜间计量、准确快速的漏水定位和维修,逐步实现漏损可控的目的。本项目采用“咨询硬件软件”一站式管网漏损控制整体解决方案,按照“统一规划,分步实施”的策略,先从大的分区做起,再逐步细化到 DMA 小区,从而形成整个区域2023 年第 1 期 56 CITY AND TOWN WATER SUPPLY漏损专栏的网格化管理。主要包含以下内容:制定合理的漏水管理策略,定义明确的技术路线;基础设施改造和仪表安装;智慧管网漏损管理系统;主动漏损控制实践;绩效评估和持续改进。2.2 方案设计与实施在物理漏失控制方面
8、,全面获取漏损相关数据,通过监测、评估等技术手段,量化漏损水平,针对复杂配水管线中的“跑、冒、滴、漏”现状,迅速缩小查漏范围,大大减少了传统被动式检漏的探测时间。及时发现新增漏损,有效控制存量漏损。在表观漏损管理方面,通过平台可以指导表观漏损管理决策,例如针对工业或商业等大用户进行用水量实时监控和预警,制定合理的户表维护和更换计划,加强抄表和营收系统管理和监督。2.2.1 城市主干管网分区L 自来水公司的分区方案于 2018 年初完成。根据管网基础资料,结合河流、铁路、主干道、地形高差以及主要管网建设现状,将整个区划分为 18 个二级分区来进行管理,共安装流量计 22 台。具体分区如图 4 所
9、示:图 4分区计量流量计安装图例分区计量电磁流量计主要技术参数见表 2:表 2分区计量电磁流量计主要技术参数计量等级:0.2 级额定压力:1.0MPa口径:DN 25-2000(管道法兰式或插入式)流动方向:正、反向温度等级:T50防护等级:IP68电极形式:标准固定式报警:空管、励磁、上下限等通讯方式:数据远传(RS-485、ModBus)供电电源:220VAC、24VDC+太阳能+12V 蓄电池 X22.2.2 DMA 小区DMA 小区内部监测点的布置采用两级或三级计量的方式,分别是小区总表、楼宇分表(可选)和家庭户表。小区总表对小区的进出水流量进行计量及统计,同时捕捉实时最小夜间流量(M
10、NF),选用 DMA 电磁流量计或电磁水表,要求读数响应快、计量精度高,可实现压力数据的集成及数据的实时远传。楼宇分表选用大口径远传水表。根据现场情况进行户表改造,采用 DMA 智能远传水表。通过 DMA 小区的建设实施,结合智慧管网漏损管理系统,进行专业的 DMA 小区漏损评估。图 5DMA 小区三级计量建设示意图2023 年第 1 期 57 CITY AND TOWN WATER SUPPLY漏损专栏L 自来水公司服务区域内,先选取 4 个需要改造且漏损较为严重的 DMA 小区作为漏控示范区,在小区总进水管上加装电磁总表和压力监测点,并将有安装过楼宇及家庭 DMA 远传水表的数据一并接入平
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