城市供水管网分区供水技术研究

城市供水管网分区供水技术研究
林英姿;赵学敏;赵泽明
【摘要】近年来,很多城市的自来水公司都出现了供水管网漏损的问题.城市管网漏失率居高不下,严重制约了城市经济的发展,也加剧了水资源的浪费.人们对城市管线漏损的控制越来越重视,开始采取积极措施来解决供水管网的漏损问题.构建独立计
量区域(DMA)是一种控制供水管网漏失的有效方法,本文对控制管网漏损的DMA
方法进行了阐述,解析了构建DMA的关键步骤,并提出了构建DMA的有效策略.【期刊名称】《中国资源综合利用》
【年(卷),期】2017(035)007
【总页数】3页(P117-119)
【关键词】管网漏损;DMA;漏损管理指标;不可避免漏水量
【作者】林英姿;赵学敏;赵泽明
【作者单位】吉林建筑大学松辽流域水环境教育部重点实验室;吉林省城市水资源
与水环境修复工程实验室;吉林建筑大学市政与环境工程学院,长春 130118;重庆大学城市建设与环境工程学院,重庆 400044
【正文语种】中文
【中图分类】TU991.33
近年来，城市管网漏失率居高不下，制约了城市的经济发展，也造成原本就紧张的水资源的浪费。

很多城市的自来水公司都有供水管网漏损的问题。

随着人口的增加，管道长度逐年增加，但维护管线的措施没有得到相应的完善，管网漏损严重。

中国
大部分的供水管道建设年代久远，由于管道阀门的质量不高，管道连接处密封不好等原因，水量漏损情况比较严重，对经济和能源造成了极大的浪费，以致供水企业亏损，政府负担加重。

因此，必须采取有效措施，解决城市供水管网的漏损问题。

国家逐渐认识到管网漏损控制工作的重要性，颁布了“水十条”，修订并组织实施《城市供水管网漏损控制及评定标准》。

为了便于更好地管理与优化城市供水管网，国际水协会（IWA）组织多个国家的专家开展了供水管网漏损调查研究，于2000年提出了管网不可避免漏水量（Unavoid-able Annual Real Losses，UARL）、管网实际漏水量（Current Annual Real Losses，CARL）、管网经济漏损水平（Economic Level of Leakage，ELL）、管网系统漏损指数（Infrastructure Leakage Index，ILI）等漏损管理指标体系。

其中，管网经济漏损水平是漏损控制的经费投入与节省水量的价值相等时的管网系统漏损指数（ILI）值。

一般认为，管网经济漏损率应控制在10%以内[1]。

不可避免漏失水量是指在目前技术条件下，无论采取什么样的技术手段都无法避免的供水系统理论上最小的物理漏失水量[2]。

管网的漏损是由小到大的过程，由于接管处密封不好或者管网腐蚀原因导致的漏损量是很小的，而外部的压力变化或者管道内的压力变化，会导致管网的爆管，使漏失量瞬时增大。

监测管网漏失量瞬时增大的有效方法是建立管网独立计量分区的方法。

控制管网漏损的方法，目前比较热门的是建立DMA分区的方法。

分区计量区域（District Metering Area，DMA）的概念出现于20世纪80年代[3]。

它是指有一个或者几个进水口，有永久性边界的独立供水区域，并且进、出水区域的流量都要进行计量。

城市供水管网分区始于20世纪80年代，如英国伦敦将给水管网划分为16个区，日本东京划为50个区，大阪则为18个区[4]。

DMA技术对于提高供水管网管理水平和减少管网的漏失具有重要的意义，国内学者纷纷对DMA技术进行研究和实例应用。

人们要进行DMA的分区，首先要了解所在小区或者区域的管网布置情况，了解整个供水管网的水力特性，以便更好地进行独立计量区域的划分。

（1）DMA大小的规划应结合我国的实际情况。

DMA的大小是规划时要考虑的首要因素，主要包括用户数（Number of Properties，Np）和管线长度（MainsLength，Lm）。

目前，国外DMA的大小一般以用户数来衡量。

合适的DMA用户数大多是经验总结，Farley认为DMA应该在2 000～5 000户，Twort等建议DMA在500～3 000户[5]。

中国学者凌文翠认为，考虑到中国的
国情，很多城市用户密集，人口密度大，应综合考虑用户数和管道长度两个因素。

用户数平均控制在3 000户左右，最多不超过5 000户，管道长度控制在10 km
左右，是比较合理的划分DMA大小的标准。

不过，也应该考虑到实际情况来做相应的调整。

（2）确保现场具有施工的条件。

划分独立计量区域后，要在进水管道安装流量计，或安装新管段、新阀门。

为避免现场没有施工条件，要进行现场勘查，如果没有施工条件，则要重新划分计量分区。

（3）尽量避免改变原有管网的水力特性。

人们要建立的DMA分区是要有永久性边界的独立供水区域，因此为保证DMA区域的独立性，在进行分区规划时，要在必要的位置添加新阀门或者管段，但为了尽量不改变原管网的水力特性，添加的阀门和管道的数量为1～2个。

管网独立建立后，为监测其独立性，最常用的方法是零压测试。

零压测试是在一个已经建好的DMA分区中，关闭与外界联系的阀门，并且保证分区内的用户在做测试时不会用水，使分区处于一个完全封闭状态，在夜间或者是在管网用水量的最低峰，打开管网上几处消火栓，放出管网的存水，观察管网中的压力，若压力持续下降，说明建立的分区是独立的，建立成功。

若下降后又上升，说明分区并不是完全密闭的，与外界还有联系，此时应检查阀门的完好性与是否还有与外界相连的管道
等。

修复后，继续进行零压测试，直至成功。

建立的DMA分区运行一段时间后，看是否有用户反映压力不足的问题，若有则停止运行，寻找原因，或者重新规划等。

目前，独立计量分区监测漏损比较常用的方法有两种，一种是估算法，一种是最小夜间流量法。

两种方法的前提是该独立计量区域内没有违法偷水的情况。

在大量统计数据的基础上，人们建立了分区计量区域，其不可避免漏水量的计算公式为：
式中，Lm——供水管道长度（km）；Nc——独立区域内连接点数（个）；Lp——独立区域内引入管长度（km）；p——独立区域内供水管网平均压力（m）。

最小夜间流量（MNF，Minimum Night Flow），即在夜间用水量最小的时间段，监测管网的流量，做出时间流量曲线。

其中，最小夜间流量包括用户最小夜间用水量和最小夜间流量漏失水量。

最小流量的得出也有两种方法，一种是多次测量夜间最小流量，取MNF波动范围的中间值作为该独立计量区域的MNF基准值。

这种方法适合DMA规模比较小的情况，此时用户最小夜间用水量比较少，在监测的时间段内有可以忽略的时间。

另一种方法是根据下面的公式来计算。

式中，Q——DMA区域总流入水量（m3/h）；
Q用户——DMA区域用户用水量（m3/h）；
Q误差——水表计量误差等（m3/h）。

用户夜间用水量可以通过大量实测统计数据计算得出。

由于国内的大部分城市的管网铺设年代久远，管漏损严重，产销差较大，控制漏损越来越成为每个城市亟待解决的问题，而建立DMA分区是控制漏损、降低产销差的有效方法之一。

目前，应用到实际的管网检漏方法很多，但实际的操作困难较大。

建立独立计量分区，可以有效地监测管网的漏损以及快速定位漏损。

（1）我国的管网大都铺设年代较早，管网较密集，人口数量众多。

因此，建立DMA时，应结合我国管网的实际情况，使DMA更好地发挥作用。

（2）可以把DMA的建立与供水管网水力模型相结合，当关闭边界阀门时，在计量分区的管网末端，可能会出现水力停留时间太长，滋生对人体有害的微生物等情况。

这时，人们可以用水力模型提前模拟独立区域开始运行的情况，若出现水力停留时间太长的情况，则需要采取重新规划分区等方法。

另外，为避免管网末端压力不足，影响居民用水，可以用水力模型提前模拟整个独立计量区域的水压情况，若管网末端确实出现压力不足的现象，则需要采取重新规划分区等方法。

【相关文献】
1 刘遂庆.供水管网漏损控制指标体系与技术应用[J].建设科技，2013，（2）：47-49.
2 董驹萍.DMA不可避免漏失量计算值与实测值对比分析[J].给水排水，2014，（40）：366-369.
3 Farley M，Trow S.Losses in Water Distribution Networks：APractitioner' s Guide to Assessment，Monitoring and Control[M].London：IWA，2003.
4 舒诗湖，赵洪宾．我国给水排水系统建模的机遇与挑战[J]．中国给水排水，2008，24（8）：5-7．
5 Twort A C，Ratnayayaka D D，Brandt M J．Water Supply（5th ed）［M］．Oxford：Butterworth-Heinemann，2000．。