陳莉 邊海英
摘 要：本文針對供水主管網(wǎng)及小區(qū)管網(wǎng)不同的水流特性及管網(wǎng)條件，利用分區(qū)計量、夜間最小流量、DMA分區(qū)、水平衡等手段進行水量漏失的判斷和治理，從而降低管網(wǎng)漏損。
關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng)漏失技術(shù)研究
一、 研究背景
在供用水管理活動中，漏失率是反映供水管理能力的一項重要指標(biāo)，同時降低漏失是減少成本的一項重要舉措，2015年4月16日，國務(wù)院正式發(fā)布《水污染防治行動計劃》要求：到2017年底，供水管網(wǎng)漏損率控制在12%以內(nèi)。
中原油田供水管理處現(xiàn)有供水管網(wǎng)660km，一直以來致力于科學(xué)規(guī)范計量、降低管網(wǎng)漏失的研究，通過加強供水工藝研究、規(guī)范供水行為、加大供水管網(wǎng)改造等方式，管網(wǎng)漏失率逐年改善，但同時供水主管網(wǎng)因跨越區(qū)域長，管線沿途情況復(fù)雜，用水敷設(shè)區(qū)域廣；居民小區(qū)因管網(wǎng)復(fù)雜、用戶復(fù)雜等原因治理效果不明顯，因此通過建立分區(qū)計量、利用DMA分區(qū)計量等技術(shù)手段進行漏失治理技術(shù)的研究，并通過研究成果開展漏失治理，達(dá)到降本增效的目的是十分必要的。
二、 主管網(wǎng)漏失治理技術(shù)研究
（一） 現(xiàn)狀調(diào)查
黃河供水系統(tǒng)是供水管理處主要的供水水源，2009年至2013年供水水量及占比見表一：
表2-1 黃河水系統(tǒng)歷年水量統(tǒng)計分析表
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年 份 |
2009 |
2010 |
2011 |
2012 |
2013 |
|
水量（104m3） |
1128 |
1889 |
2097 |
2106 |
2106 |
|
日供水量（m3） |
3090 |
5175 |
5745 |
5770 |
5770 |
|
占總供水量（%） |
56.8 |
68.69 |
87.16 |
86.7 |
91.67 |
以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：黃河系統(tǒng)供水量逐年遞增，占管理處全年供水量的85%以上。因此對其的研究具有典型性和代表性。
黃河供水系統(tǒng)覆蓋范縣、古云鎮(zhèn)、柳屯鎮(zhèn)、文留鎮(zhèn)、文南鎮(zhèn)、華龍區(qū)等縣區(qū)，輸水管線始建于1989～1993年，采用d1000～d1200鋼筋混凝土給水管，輸水長度50.4km，供水范圍第二、七、八、九、十社區(qū)。2006-2009年新建輸配水管線39.6km，供水范圍為第一、三社區(qū)。（見黃河水系統(tǒng)管網(wǎng)圖）
圖2-1 黃河水系統(tǒng)管網(wǎng)圖
（二） 水量漏失判斷
1、建立計量網(wǎng)絡(luò)
（1）選用安裝計量儀表
為滿足漏失測算的需要，根據(jù)管網(wǎng)分支節(jié)點情況，建立了計量網(wǎng)絡(luò)（見計量器具安裝統(tǒng)計表）。
表2-2 計量器具安裝統(tǒng)計表
|
序號 |
安裝位置 |
計量區(qū)域 |
計量器具名稱 |
規(guī)格型號 |
備注 |
|
1 |
黃河水廠出口計量 |
黃河水廠出口 |
超聲波流量計 |
DN1000 |
|
|
2 |
黃河水廠出口計量 |
黃河水廠出口 |
超聲波流量計 |
DN1000 |
|
|
3 |
李拐變院外 |
黃河水廠出水供濮城站南線 |
超聲波流量計 |
DN1000 |
|
|
4 |
李拐變院外 |
黃河水廠出水供濮城站北線 |
超聲波流量計 |
DN1000 |
|
|
5 |
李拐變院外 |
黃河水廠出水至一社區(qū) |
超聲波流量計 |
DN800 |
|
|
6 |
采油一廠院外西北 |
黃河主管線至采油四廠分支 |
超聲波流量計 |
DN400 |
|
|
7 |
濮城加壓站 |
采油二廠進水 |
水表 |
DN300 |
|
|
8 |
濮城加壓站 |
濮城站至基地 |
超聲波流量計 |
DN800 |
|
|
9 |
煉油廠院內(nèi) |
柳屯地區(qū)分支計量 |
超聲波流量計 |
DN800 |
|
|
10 |
井下泵房院內(nèi) |
井下泵房進水計量 |
超聲波流量計 |
DN300 |
|
|
11 |
柳屯水廠院內(nèi) |
柳屯至三社區(qū)分區(qū)計量 |
超聲波流量計 |
DN400 |
|
|
12 |
鉆井四公司院內(nèi) |
第三管理區(qū)進水計量 |
超聲波流量計 |
DN400 |
|
|
13 |
S209省道西 |
柳屯地區(qū)至基地計量 |
超聲波流量計 |
DN800 |
|
|
14 |
工業(yè)園區(qū)泵房 |
工業(yè)園區(qū)計量 |
超聲波流量計 |
DN300 |
|
|
15 |
基地供水運行中心院內(nèi) |
基地供水運行中心 |
超聲波流量計 |
DN400 |
|
供水管理處長期使用的流量計量器具主要有：水平螺翼式水表、超聲波流量計、超聲波水表、電磁流量計、復(fù)式水表等，根據(jù)使用經(jīng)驗對以上水表進行了對比，結(jié)果如下：
表2-3 常用流量計量器具比較
|
序號 |
計量器具名稱 |
計量特性 |
遠(yuǎn)傳性能 |
安裝要求 |
存在問題 |
|
1 |
水平螺翼式水表 |
準(zhǔn)確度等級：2級；量程比值較小 |
需更換遠(yuǎn)傳表頭 |
直管段要求：U10D5 |
量程比較低，小流量不計量 |
|
2 |
超聲波流量計 |
準(zhǔn)確度等級：1級；量程比值較高 |
可選用電流環(huán)、脈沖等輸出模式 |
直管段要求：U5D3；需接市電；不得有強磁強電干擾 |
需要接市電，野外安裝不適宜 |
|
3 |
超聲波水表 |
準(zhǔn)確度等級：2級；量程比值較小 |
可選用電流環(huán)、脈沖等輸出模式 |
直管段要求：U5D3；安裝電池，不需要接市電；不得有強磁強電干擾 |
對電池要求高，電壓下降計量不準(zhǔn)確 |
|
4 |
電磁流量計 |
準(zhǔn)確度等級：1級；量程比值較小 |
脈沖輸出 |
直管段要求：U5D3；需要市電；不得有強磁強電干擾 |
價格較高；需定期清洗探頭 |
|
5 |
復(fù)式水表 |
準(zhǔn)確度等級：2級；量程比值較小 |
無遠(yuǎn)傳輸出 |
直管段要求：U10D5 |
對閥控要求較高，會出現(xiàn)水表倒轉(zhuǎn) |
通過綜合比較分析，為保證量值的準(zhǔn)確可靠，充分考慮下游用戶用水情況和流量范圍，統(tǒng)一選擇超聲波流量計。
為保證計量器具安裝質(zhì)量，小組成員對流量計的安裝情況進行了檢查和考核。（見流量計安裝考核評分表）
表2-4流量計安裝考核評分表
|
序號 |
計量點 |
安裝環(huán)境 |
參數(shù)設(shè)置 |
儀器自檢 |
流量測算 |
結(jié)論 |
|
1 |
李拐變北線 |
▲ |
▲ |
● |
● |
▲ |
|
2 |
李拐變南線 |
▲ |
▲ |
▲ |
● |
▲ |
|
3 |
李拐至一社區(qū) |
▲ |
▲ |
● |
● |
▲ |
|
4 |
至采油四廠計量 |
▲ |
● |
● |
▲ |
▲ |
|
5 |
S209省道西 |
▲ |
▲ |
▲ |
▲ |
▲ |
|
6 |
井下泵房 |
▲ |
▲ |
▲ |
● |
▲ |
|
評分要求： 1、 安裝環(huán)境：合格：無強磁強電干擾無震動；基本合格：有干擾但有防護措施；不合格：有干擾且無防護措施。 2、 參數(shù)設(shè)置：合格：管徑、壁厚等參數(shù)完全符合現(xiàn)場數(shù)據(jù)；基本合格：參數(shù)設(shè)置與現(xiàn)場數(shù)據(jù)誤差≤2%；不合格：參數(shù)設(shè)置與現(xiàn)場數(shù)據(jù)誤差＞2%。 3、 儀器自檢：合格：信號質(zhì)量、信號強度在85以上；基本合格：信號強度、信號質(zhì)量在65～84之間；不合格：信號強度、信號質(zhì)量小于65。 4、 流量測算：將考核流量計與其下游計量器具進行比較。合格：兩者誤差≤5%；基本合格：兩者誤差5%～10%；不合格：兩者誤差＞10%。 5、 結(jié)論：三個或以上合格或兩個合格、兩個基本合格結(jié)論為合格；三個基本合格結(jié)論為基本合格；有一項為不合格即判定為不合格 |
||||||
合格：▲ 基本合格：● 不合格：△
（2）計量器具檢定或在線檢測。
黃河系統(tǒng)使用的計量器具屬于大口徑水表，而現(xiàn)階段我國大口徑水表檢定存在兩種問題，一是檢定機構(gòu)少，檢定費用高，因現(xiàn)場條件不同于實驗室環(huán)境，可能檢定合格的表在現(xiàn)場不一定就準(zhǔn)確；二是送檢非常困難，需要大面積停水，運輸費、人工費高。綜上所述，我們決定采用在線比對的方式來確定量值的準(zhǔn)確。
為確保在線檢測結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，小組組織有關(guān)計量專業(yè)人員，對檢測過程、環(huán)境、設(shè)備等進行了分析，起草了《超聲波流量計在線檢測技術(shù)要求》。并對黃河系統(tǒng)在用的8臺超聲波流量計和水表進行了在線比對。比對情況如下：
表2-5 流量計/水表比對記錄
|
序號 |
計量點名稱 |
計量器具名稱 |
在線比對結(jié)論 |
備注 |
|
1 |
黃河水廠出廠水1 |
超聲波流量計 |
單次測量誤差：0. 8%，測量結(jié)果的不確定度：U(x)=0.2 |
|
|
2 |
黃河水廠出廠水2 |
超聲波流量計 |
單次測量誤差：1%，測量結(jié)果的不確定度：U(x)=0.24 |
|
|
3 |
第一管理區(qū)接收計量 |
超聲 波流量計 |
單次測量誤差：3.6%，測量結(jié)果的不確定度：U(x)=0.51 |
|
|
4 |
第四管理區(qū)接收計量 |
超聲波流量計 |
單次測量誤差：2.1%，測量結(jié)果的不確定度：U(x)=0.47 |
|
|
5 |
采油三廠接收計量 |
超聲波流量計 |
單次測量誤差：0. 9%，測量結(jié)果的不確定度：U(x)=0.159 |
|
|
6 |
井下接收計量 |
水表 |
單次測量誤差：4.5%，測量結(jié)果的不確定度：U(x)=0.39 |
|
|
7 |
采油二廠接收計量 |
水表 |
單次測量誤差：2.4%，測量結(jié)果的不確定度：U(x)=0.44 |
|
|
8 |
基地運行中心接收計量 |
超聲波流量計 |
單次測量誤差：1.2%，測量結(jié)果的不確定度：U(x)=0.28 |
|
根據(jù)管網(wǎng)布局繪制魚骨式水平衡圖
圖2-2 黃河水系統(tǒng)魚刺式水平衡圖
2、建立供水管網(wǎng)遠(yuǎn)傳監(jiān)控系統(tǒng)。一是所有計量器具實現(xiàn)遠(yuǎn)傳；二是對水量進行實時監(jiān)測，可以調(diào)取任何時間段的水量信息；三是通過GPRS上傳，授權(quán)用戶進行查閱。（管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)見下圖）
圖2-3管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)圖
（三） 漏失分析和查找
存在未計水量的原因主要有：一是管線漏損；二是未按表計量；三是計量管理，如計算錯誤、人情用水、未入賬的消防用水等。但作為主要供水管網(wǎng)，基本不存在計量管理方面的原因，因此我們重點對管線漏損進行分析。
圖2-4漏失原因關(guān)聯(lián)圖
根據(jù)關(guān)聯(lián)圖的查找出的所有因素，我們制定了相應(yīng)的對策：
（1）根據(jù)管理處的有關(guān)規(guī)定，針對主管網(wǎng)10天進行一次管線巡視，按照管理轄區(qū)由黃河水源管理區(qū)、第一管理區(qū)、第二管理區(qū)、第三管理區(qū)、第四管理區(qū)、第五管理區(qū)、基地運行中心分段實施，各責(zé)任部門成立巡線班組，填寫巡線記錄，并及時上報管理處生產(chǎn)科。
（2）建立供水管網(wǎng)遠(yuǎn)傳監(jiān)控系統(tǒng)。一是所有計量器具實現(xiàn)遠(yuǎn)傳；二是對水量進行實時監(jiān)測，可以調(diào)取任何時間段的水量信息；三是通過GPRS上傳，授權(quán)用戶進行查閱。
（3）定期按照水平衡圖進行水量的統(tǒng)計分析，關(guān)注水量的增減變化，確定水量異常的區(qū)域和范圍。
（4）強化施工質(zhì)量管理。做好施工技術(shù)交底，監(jiān)督施工過程尤其是隱蔽工程，加強夜間施工的監(jiān)督。
（5）定期開展管線探測,主要對主管線兩側(cè)的分支管線進行探測。
（6）針對可疑用戶提取水樣，進行水質(zhì)的對比分析。
三、 小區(qū)管網(wǎng)漏失治理技術(shù)研究
（一）現(xiàn)狀調(diào)查
干城一二區(qū)建成于1989年，并于2013年進行了供水管網(wǎng)改造（見干城一二區(qū)管網(wǎng)圖），現(xiàn)有用戶1194戶，平均月供水量（7000～11000）m3左右。2015年4月抄表發(fā)現(xiàn)水量顯著增加，見表2-1。
表3-1干城一二區(qū)水量統(tǒng)計表
|
月份 |
2014.10 |
2014.11 |
2014.12 |
2015.1 |
2015.2 |
2015.3 |
2015.4 |
2015.5 |
|
水量（m3） |
8276 |
9700 |
9238 |
9126 |
6952 |
7136 |
11470 |
21532 |
由上表分析得出：2014年至2015年3月干城一二區(qū)水量比較穩(wěn)定，2015年4月份水量增加，5月份水量創(chuàng)下歷史新高。綜合分析，小區(qū)未增加新用戶，初步估計小區(qū)存在水量漏失。
（二）水量漏失判斷
國內(nèi)公認(rèn)的漏失主要由賬面漏失和物理漏失組成，賬面漏失主要包括非法用水（偷水或欺詐）和表計誤差；物理漏失主要包括輸水管及干管漏水量、水池水塔等滲漏及溢流、進戶管漏失量等。
1、表計誤差判斷。2015年3月干城一二區(qū)原可拆卸螺翼式水表更換為超聲波水表，準(zhǔn)確度等級由原來的2級提高到1級，量程比增加到160，實現(xiàn)小流量的準(zhǔn)確計量。選用的超聲波水表安裝前經(jīng)濮陽市水表檢測站檢定合格。
2、利用夜間最小流量法判斷管網(wǎng)漏失。夜間最小流量原理：一般在晚上用戶用水量最低，如果管網(wǎng)無滲漏，夜間最小流量只包括用戶夜間用水和背景泄漏，此時定量泄漏最準(zhǔn)確，通過將夜間最小流量表示為平均流量的百分?jǐn)?shù)，如果這個數(shù)值比預(yù)先確定的參考值大就表示需要檢漏。
圖2-1干城一二區(qū)管網(wǎng)圖
夜間最小流量根據(jù)本地居民的生活習(xí)慣不同其取值也不相同，油田基地區(qū)域居民一般在1點以后基本上不再用水，因此將1：00～4：00時間段的流量作為夜間流量最小流量測算的最佳時間。
干城小區(qū)安裝超聲波水表，且水表數(shù)據(jù)已實現(xiàn)實時遠(yuǎn)傳，每5分鐘上傳一次數(shù)據(jù)，為夜間最小流量的統(tǒng)計分析提供了技術(shù)保障，為此我們對干城一二區(qū)3月25日～26日及6月10日～11日的流量數(shù)據(jù)進行比較分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表2-2。
由表2-2數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析：干城一二區(qū)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)漏失前（3月25日～26日）夜間因子最大達(dá)到11%，4月份發(fā)現(xiàn)計量異常后夜間因子達(dá)到40%以上，存在管線滲漏。
表3-2 干城一二區(qū)日流量統(tǒng)計表
|
時段 |
流量（m3） |
3月25日 |
3月26日 |
|
6月10日 |
6月11日 |
|
日間
|
5：00 |
15 |
12 |
23 |
30 |
|
|
6：00 |
19 |
17 |
42 |
40 |
||
|
7：00 |
20 |
20 |
41 |
49 |
||
|
8：00 |
23 |
21 |
50 |
48 |
||
|
9：00 |
24 |
24 |
43 |
38 |
||
|
10：00 |
22 |
20 |
40 |
30 |
||
|
11：00 |
25 |
22 |
49 |
46 |
||
|
12：00 |
26 |
25 |
47 |
47 |
||
|
13：00 |
23 |
20 |
38 |
40 |
||
|
14：00 |
18 |
19 |
39 |
34 |
||
|
15：00 |
20 |
16 |
38 |
33 |
||
|
16：00 |
19 |
19 |
41 |
42 |
||
|
17：00 |
22 |
20 |
42 |
40 |
||
|
18：00 |
21 |
24 |
44 |
40 |
||
|
19：00 |
23 |
20 |
45 |
41 |
||
|
20：00 |
20 |
21 |
42 |
38 |
||
|
21：00 |
20 |
22 |
41 |
41 |
||
|
22：00 |
19 |
18 |
32 |
36 |
||
|
23：00 |
16 |
14 |
21 |
20 |
||
|
24：00 |
12 |
10 |
18 |
19 |
||
|
夜間 |
1：00 |
8 |
6 |
16 |
14 |
|
|
2：00 |
2 |
1 |
17 |
18 |
||
|
3：00 |
3 |
4 |
17 |
16 |
||
|
4：00 |
6 |
5 |
21 |
19 |
||
|
統(tǒng)計分析 |
累計流量（m3） |
426 |
400 |
847 |
819 |
|
|
夜間最小流量（m3） |
2 |
1 |
16 |
14 |
||
|
平均流量（m3） |
17.75 |
16.67 |
35 |
34.1 |
||
|
因子（%） |
11% |
6% |
45.7% |
41% |
（三）漏失治理技術(shù)研究
干城一二區(qū)屬于典型的居民小區(qū)，管網(wǎng)呈枝狀分布，主管網(wǎng)共有14個分支管線，每個分支均安裝閥門，因此通過夜間關(guān)閉閥門判斷漏失區(qū)域是簡便、直接的方式。
1、2015年6月15日24：00，我們對小區(qū)分支管線逐個關(guān)閉閥門判斷漏失區(qū)域。經(jīng)排查J3閥井關(guān)閉后夜間流量變化顯著，超聲波流量計瞬時流量由12m3/h降至2m3/h，因此確定J3閥井后長達(dá)150m的管線存在漏失。
因該區(qū)域供水管線于2013年進行了改造，且小區(qū)路面進行了硬化，因此在漏失排查過程中存在以下問題：
（1）供水管線埋深500mm,小區(qū)路面覆蓋瀝青，樓前管覆蓋步磚或砼路面，明漏不易發(fā)現(xiàn)。
（2）因供水管線材質(zhì)為PE管，因此無法使用管線探測儀判斷是否存在竊水。
經(jīng)研究，決定使用便攜式超聲波流量計劃分區(qū)域分段進行排查，流量計安裝分布圖如下：
圖3-2 表井安裝位置圖
（四）超聲波流量計現(xiàn)場比對技術(shù)要求：
①確保標(biāo)準(zhǔn)表的準(zhǔn)確性。為保證作為標(biāo)準(zhǔn)表的超聲波流量計具有較好的測量精度和復(fù)線性，在現(xiàn)場使用前送往技術(shù)監(jiān)測中心水大流量檢定室對儀表的零點和誤差進行了修正。
②傳感器的安裝點應(yīng)選擇在流場均勻分布的直管段部分。
③安裝傳感器的區(qū)域必須清理干凈，除掉銹跡油漆，如有防銹層也應(yīng)去掉，用角磨機打光，使之露出金屬的原有光澤，再用干凈抹布蘸丙酮或酒精擦去油污和灰塵。
④在安裝區(qū)域涂上耦合劑時，耦合劑內(nèi)不得有灰塵、氣泡等，耦合劑要密實。
⑤安裝完成后信號強度需達(dá)到75以上，信號質(zhì)量達(dá)到90以上方可進行管道測流。
（3）繪制枝狀水平衡
根據(jù)超聲波流量計在線比對結(jié)果繪制枝狀水平衡圖（見圖2-3）
圖3-3 枝狀水平衡圖
根據(jù)水平衡分析：漏失點確定在表井3和南住宅樓之間20米長的區(qū)域內(nèi)。
（五）成果應(yīng)用
2015年9月根據(jù)漏失治理技術(shù)研究的成果，對干城一二區(qū)疑似漏失點20米的管線進行開挖，發(fā)現(xiàn)管線穿孔一處，泄漏量達(dá) (15～20)m3/h,現(xiàn)場判斷：在老舊小區(qū)改造過程中因管線填埋后，路面夯實施工中造成管線破裂。
于是對該段管線的漏點進行了治理，治理后水量變化如下（下圖為遠(yuǎn)傳監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析截圖）
圖3-4干城一二區(qū)水量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析圖
由上圖可以看出，治理后水量發(fā)生大幅度下降，治理效果顯著。
四、結(jié)論
供水管網(wǎng)漏失治理是一個常態(tài)性的工作，供水部門應(yīng)定期開展動態(tài)的水量檢測、管網(wǎng)探查和漏失點的定位查找，并充分利用流量監(jiān)控系統(tǒng)、噪聲監(jiān)測系統(tǒng)、壓力監(jiān)控系統(tǒng)等技術(shù)手段實現(xiàn)漏點的在線監(jiān)測，確保實現(xiàn)供水管網(wǎng)漏損控制要求。
第一作者簡介：
姓名：陳莉
職務(wù)：業(yè)務(wù)主管
職稱：工程師
畢業(yè)院校：2005年7月畢業(yè)于中國人民大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院法學(xué)專業(yè)
通信地址：河南省濮陽市華龍區(qū)中原油田供水管理處
郵政編碼：457001
第二作者簡介：
姓名：邊海英
職務(wù)：干事
職稱：工程師
畢業(yè)院校：2015年1月畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）石油工程專業(yè)
通信地址：河南省濮陽市華龍區(qū)中原油田供水管理處
郵政編碼：457001
