供水管網(wǎng)漏損控制的DMA分區(qū)技術(shù)及節(jié)水效果
水聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)中心（北京）有限公司副總裁 王志軍
供水管網(wǎng)漏損控制是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的工程。目前，我國(guó)因理念認(rèn)知的不足及技術(shù)手段的制約，造成在漏損控制過(guò)程中更偏重于“資產(chǎn)更新”，而忽略了更有價(jià)值、更具有重要且必要作用的“運(yùn)行維護(hù)”。
注：DMA（District Metering Area）獨(dú)立計(jì)量區(qū)域。
供水管網(wǎng)漏損一直是供水企業(yè)面臨的難題，一方面由于水量漏損是供水產(chǎn)銷差中一項(xiàng)重要的組成部分，嚴(yán)重的水量漏損會(huì)導(dǎo)致供水產(chǎn)銷差過(guò)大，影響供水企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益和績(jī)效考核指標(biāo)；另一方面由于嚴(yán)重的漏損引發(fā)的安全事故，也為供水安全帶來(lái)了隱患。
一、控制供水管網(wǎng)漏損方式
控制供水管網(wǎng)漏失可以從主動(dòng)漏損控制、壓力管理、維修速度與質(zhì)量、管線與配套資產(chǎn)管理4個(gè)方面入手。近年來(lái)，我國(guó)著重加大在管網(wǎng)建設(shè)及改造方面的投入，一些地方獲得大量資金支持用以進(jìn)行管線的更新替代，極大地改善了管線資產(chǎn)狀況，從而大幅減輕了部分供水管網(wǎng)的漏失問(wèn)題。但是面對(duì)我國(guó)龐大且布局復(fù)雜的供水管網(wǎng)，如果都采取更換管線及配套資產(chǎn)的方式來(lái)進(jìn)行漏失控制，投入將十分巨大，并且實(shí)施的難度與時(shí)間成本都將成為影響其成效的因素，因此需要更為切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)可靠的解決方案，實(shí)現(xiàn)組織大規(guī)模漏損控制的實(shí)施。
漏損是所有供水企業(yè)面對(duì)的一個(gè)永恒課題，因此供水管網(wǎng)漏損控制是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的工程。我們可以將這個(gè)過(guò)程分為前期“運(yùn)行維護(hù)”和后期“資產(chǎn)更新”兩個(gè)階段。目前在我國(guó)因理念認(rèn)知不足或技術(shù)手段的制約，造成在漏損控制過(guò)程中更偏重于“資產(chǎn)更新”，而忽略更有價(jià)值、更具有重要且必要作用的“運(yùn)行維護(hù)”。
“資產(chǎn)更新”的確是解決供水企業(yè)漏損問(wèn)題的一個(gè)根本手段，通過(guò)更換老舊、破損的管線可以從根本上消除漏水現(xiàn)象。但是“資產(chǎn)更新”不應(yīng)作為漏損控制的首要手段，因其所涉及的巨大人力物力投入、土建工程量大和實(shí)施難度等，更重要的是，在漏損控制時(shí)直接進(jìn)行資產(chǎn)更新并不符合漏失控制過(guò)程的開(kāi)展順序。而應(yīng)該首先開(kāi)展主動(dòng)漏損控制，充分利用現(xiàn)有的存量資產(chǎn)進(jìn)行高效管理，改善管線等資產(chǎn)的運(yùn)行狀況，延長(zhǎng)管線等資產(chǎn)使用壽命，最大程度發(fā)揮現(xiàn)有資產(chǎn)資源的能效與價(jià)值。當(dāng)最不良資產(chǎn)無(wú)法再被有效利用時(shí)，再考慮采取資產(chǎn)更新的方式對(duì)其進(jìn)行改造，以解決無(wú)法控制的漏損。
二、DMA分區(qū)漏損控制分析
供水管網(wǎng)漏損控制經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段，從最初的沒(méi)有任何控制措施到被動(dòng)漏損控制，再發(fā)展到當(dāng)前國(guó)際上普遍開(kāi)展應(yīng)用的基于DMA分區(qū)的主動(dòng)漏損控制。主動(dòng)漏損控制是現(xiàn)階段IWA（國(guó)際水協(xié)）給出的指導(dǎo)漏損控制的一個(gè)重要方向，其核心是在獲取全面的漏損相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)監(jiān)測(cè)、評(píng)估等技術(shù)手段，量化漏損水平，迅速縮小甚至精確定位漏損范圍或漏失點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)漏損的主動(dòng)控制。
主動(dòng)漏損控制技術(shù)在近些年引入我國(guó)，國(guó)內(nèi)部分供水公司和專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司也進(jìn)行了不同深度的嘗試。通過(guò)應(yīng)用實(shí)踐，主動(dòng)漏損控制的作用體現(xiàn)在兩方面：一是及時(shí)發(fā)現(xiàn)新增漏失；二是有效控制存量漏失。與傳統(tǒng)通過(guò)人工巡檢的方式（被動(dòng)漏損控制）進(jìn)行漏失控制相比，主動(dòng)漏損控制在漏失時(shí)間以及漏失水量的節(jié)約上有著更為全面、顯著的影響。在傳統(tǒng)漏失控制方式下，當(dāng)我們感受到因漏水造成管網(wǎng)水壓不足或看到漏水滲出地面時(shí)，漏失其實(shí)已經(jīng)發(fā)生很久。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)暗漏被發(fā)現(xiàn)的時(shí)間往往在1年以上，而與此對(duì)比在主動(dòng)漏損控制方式下，一個(gè)新增暗漏被發(fā)現(xiàn)的時(shí)間會(huì)大大縮短，通常一個(gè)典型的漏失被發(fā)現(xiàn)的時(shí)間在1周以內(nèi)。
在控制存量漏損方面，主動(dòng)漏損控制通過(guò)多種技術(shù)手段獨(dú)立或組合應(yīng)用能起到更加顯著的成效。經(jīng)驗(yàn)表明，供水管網(wǎng)中近80%的漏失水量源于復(fù)雜配水管線中的“跑、冒、滴、漏”，主動(dòng)漏損控制的目的就是有效控制這些漏點(diǎn)，或準(zhǔn)確定位后修復(fù)，或在修復(fù)經(jīng)濟(jì)性不高的情況下，通過(guò)技術(shù)手段減輕漏失程度。主動(dòng)漏損控制對(duì)存量漏失水量的控制效果受多種因素影響，包括控制策略、壓力、管線資產(chǎn)狀況等。
三、DMA分區(qū)漏損控制需要把握的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)
我國(guó)地域遼闊，各地之間的供水方式以及供水管理體系都不相同，導(dǎo)致各地的漏失問(wèn)題都有著各自的特點(diǎn)，不能盲目地采用相同的方式進(jìn)行控制。因此，主動(dòng)漏損控制的關(guān)鍵在于根據(jù)各地不同的漏失情況，有針對(duì)性地制定漏損控制策略，其核心內(nèi)容包括對(duì)漏損相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、評(píng)估，以及量化漏損水平，這個(gè)過(guò)程中對(duì)現(xiàn)有漏損水平的評(píng)估是關(guān)鍵點(diǎn)。評(píng)估的內(nèi)容包括管線資產(chǎn)的基礎(chǔ)信息；供水壓力、流量數(shù)據(jù)收集及分析；現(xiàn)有明顯漏水地方的統(tǒng)計(jì)等。通過(guò)評(píng)估量化現(xiàn)有的漏損水平，找出造成漏水的主要原因，從而決定可采取的漏損控制方式并制定詳細(xì)的KPI績(jī)效指標(biāo)，衡量漏損控制的成效。漏損控制技術(shù)方案的基本過(guò)程包括：漏損控制區(qū)域選擇、區(qū)域基礎(chǔ)信息收集、流量及壓力等數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、評(píng)估分析，以及漏損控制方式選擇、KPI績(jī)效指標(biāo)制定、漏損控制成效的總結(jié)及驗(yàn)證。
四、DMA分區(qū)漏損控制的節(jié)水效果
近幾年，DMA分區(qū)技術(shù)引入我國(guó)，已經(jīng)在多個(gè)城市開(kāi)展了較為成功的應(yīng)用。以江蘇省H市A區(qū)為例，介紹主動(dòng)漏損控制技術(shù)應(yīng)用過(guò)程。
注：MPa（兆帕斯卡）為壓強(qiáng)單位，1MPa=10大氣壓力=10.332公斤/平方厘米）
1.評(píng)估存量漏失
A區(qū)流量評(píng)估。夜間最小流量約為7.2立方米/小時(shí)，日均流量約15.84立方米/小時(shí)左右，MNF流量比45%左右（夜間最小流量/日均流量）。24小時(shí)水量約380立方米，其中日間（6:00-24:00）約325立方米，夜間（0:00-6:00）約55立方米，與日收費(fèi)水量170立方米相比，存在較大的水量差。
A區(qū)壓力評(píng)估。通過(guò)對(duì)A區(qū)的入口壓力以及最不利點(diǎn)的壓力進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：區(qū)域入水口日平均壓力0.3兆帕斯卡，最高壓力可達(dá)0.34兆帕斯卡，最低壓力為0.26兆帕斯卡左右, 最不利點(diǎn)壓力與區(qū)域入口壓力之間的水頭損失在日用水高峰期間為0.1兆帕斯卡左右，夜間0.01兆帕斯卡左右。
A區(qū)評(píng)估結(jié)論。綜合A區(qū)的流量以及壓力狀況，該區(qū)域最小噪聲分離指標(biāo)比值高達(dá)45%，夜間最小流量值較高，區(qū)域日總水量380立方米，與前期調(diào)查數(shù)據(jù)日收費(fèi)水量相比有一定差值。該區(qū)域最高建筑為2層，管網(wǎng)運(yùn)行壓力日均達(dá)到0.3兆帕斯卡，超出實(shí)際需求值，有足夠的壓力下調(diào)空間。
制定漏損控制策略。根據(jù)評(píng)估結(jié)果以及綜合考慮到A區(qū)的現(xiàn)有資產(chǎn)狀況，決定實(shí)施智能精細(xì)化壓力控制。通過(guò)匹配用水特征，有效降低管網(wǎng)多余壓力帶來(lái)迅速且顯著的節(jié)水效果。在制定減壓策略時(shí)，要考慮到匹配用水特征曲線、消防壓力要求和投入產(chǎn)出比。
綜合以上因素決定采用兩點(diǎn)式壓力控制方式，且A區(qū)每天5:00-9:00為全天用水最高峰期，用水量大且造成管網(wǎng)中的水頭損失較大；9:00-次日5:00用水情況正常，管網(wǎng)中水頭損失比較均勻，基本維持在2米以內(nèi)。因此最終制定的調(diào)壓策略為：5:00-9:00閥后壓力0.24兆帕斯卡；9:00-次日5:00閥后壓力0.13兆帕斯卡。
2.實(shí)施效果
減壓策略實(shí)施后，居民用水正常無(wú)投訴。A區(qū)供水壓力整體降低約0.15兆帕斯卡，降幅約50%；夜間最小流量降低2.6立方米/時(shí)，降低了44%；日節(jié)水量約為104立方米，節(jié)水27%左右。
五、DMA分區(qū)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性分析
漏失控制長(zhǎng)期以來(lái)是各供水企業(yè)的日常工作之一，除了技術(shù)手段的可行性之外，經(jīng)濟(jì)性也是影響供水企業(yè)選擇何種漏失控制方式的一個(gè)主要因素。DMA分區(qū)在我國(guó)開(kāi)展的這幾年，通過(guò)在不同地域試點(diǎn)，體現(xiàn)了其成效性和經(jīng)濟(jì)性。以北京、山東營(yíng)口、江蘇淮安三地通過(guò)DMA分區(qū)應(yīng)用成效為例：
DMA分區(qū)等主動(dòng)漏損控制技術(shù)在國(guó)外是自上而下地劃分完成后就能進(jìn)行大規(guī)模的實(shí)施，但在我國(guó)應(yīng)遵循各地不同供水模式和供水管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在有條件的情況下應(yīng)以地理信息系統(tǒng)（GIS）為依據(jù)，最優(yōu)最簡(jiǎn)地進(jìn)行DMA分區(qū)的規(guī)劃，以做精做細(xì)一個(gè)DMA分區(qū)為基本目標(biāo)，有針對(duì)性地制定漏損控制策略，以這樣的技術(shù)路線進(jìn)行基于DMA分區(qū)漏損控制，在我國(guó)供水管網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用能取得良好的節(jié)水效果。
