基于DMA分区漏控数据分析的探索——以石景山区DMA分区管理为例朱艳玲

基于DMA分区漏控数据分析的探索——以石景山区DMA分区管理为例朱艳玲
发布时间：2021-09-30T07:30:25.760Z 来源：《防护工程》2021年14期作者：朱艳玲李奕[导读] 管网漏损是自来水行业普遍存在的问题。

近年来，各自来水公司积极探索各种控制管网漏损率的方法。

北京市石景山区自来水公司采用DMA分区管理的方法进行漏控管理，取得了一定成效。

本文通过石景山区DMA分区管理数据进行分析，采用最小夜间流量法、总分表差法和漏损率计算快速评价其漏失类型及漏失水平，确定漏损区域，并由此提出建议。

朱艳玲李奕
北京市自来水集团石景山区自来水公司 100043
摘要：管网漏损是自来水行业普遍存在的问题。

近年来，各自来水公司积极探索各种控制管网漏损率的方法。

北京市石景山区自来水公司采用DMA分区管理的方法进行漏控管理，取得了一定成效。

本文通过石景山区DMA分区管理数据进行分析，采用最小夜间流量法、总分表差法和漏损率计算快速评价其漏失类型及漏失水平，确定漏损区域，并由此提出建议。

关键词：DMA分区管理；管网漏损；最小夜间流量；总分表差；漏损率
一、研究背景
城市供水管网是城市赖以生存和发展的物质基础，其正常运行和有效工作是城市保持生命活力的重要前提之一。

从水务企业经营角度来说，加强供水管网漏控是提高经营管理水平，降低供水成本、增加经济效益的重要环节。

为此，国务院2015年4月发布了《水污染防治行动计划》（国发【2015】17号）文件，要求：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。

然而根据2016年《城市供水统计年鉴》相关数据显示，我国城镇供水管网平均漏损率为18%左右。

北京市自来水集团供水管网平均漏损率为17.2%，石景山区供水管网平均漏损率为37%。

由此可见，我们与同行业、与文件的要求存在很大差距，节水潜力巨大。

石景山区自来水公司自2014年开展智慧水务以来，至今建立了17个DMA试点小区。

其中，20年以上老旧小区有：八角中里、古城北路、军科院、金二区、金三区、金五区；10年以内的小区有：苹果园H地块、雍景天城、五里坨A地块和五里坨B地块。

这些小区经过管网改造、加装流量计，使之符合DMA分区管理的要求，纳入DMA分区管理体系。

全新小区有：二管厂、东下庄、北一区、南宫A地块和南宫B地块。

这些全新小区在其建设之初就进行了DMA分区设计，使之在建成时就具备DMA分区管理的条件，并纳入DMA分区管理体系。

目前，试点小区通过数据监测及数据分析，及时查找漏水区域，排查故障并实施检修与养护，在降漏方面取得了一些成绩，同时也存在一些难点和问题。

二、技术路线
1．DMA分区管理实施技术路线
2．DMA数据分析技术路线
三、DMA分区数据分析方法
1.夜间最小流量法
运用最小夜间流量分析DMA小区漏损水平是国内外供水企业常用的一种技术手段。

图2.DMA数据分析技术路线图
最小夜间流量由真正漏失量、夜间用户正常用水量、管网不可避免的水损组成。

我们将夜间用户正常用水量和管网不可避免的水损称之为背景漏失量。

正常情况下，最小夜间流量在一定范围内波动。

如果区域内夜间最小流量高于背景漏失量，那么就可以判断此区域存在暗漏；如果区域内没有增加新用户，最小夜间流量异常增加，并且在连续几天内没有回落到正常水平，则可以判断此区域存在新的漏失或偷水。

一般来说，在凌晨2点至4点间，DMA小区内用户用水量最小，此时小区内进水量接近管网漏损量。

根据国际水协推荐的各类用水户夜间用水量参数，可估算出区域内背景漏水量，用区域的进水量减去背景漏水量，即可得到管网漏损量。

从而测定管网漏损水平。

如图3。

根据DMA小区历史数据作出夜间最小流量增加值H和实际漏失量Q的曲线图（图4），可以看出，Q和H之间存在着很强的相关性，该示范区的最小夜间流量曲线能准确反映出大于背景漏水量的漏失，因此将背景漏水量定义为DMA的漏失监测限。

图3. DMA夜间最小流量变化曲线
图4.夜间最小流量增加值和实际漏失量相关性
（以八角中里小区为例）
2.总分表差法
按《城镇供水管网漏损控制及评定标准》（CJJ92-2016）可将小区漏失分为管网漏失水量、未注册用水水量及计量误差损失水量。

其中，计量误差均在5‰以内，可以忽略不计。

对于小区漏失只需考虑管网漏失水量和未注册用水水量。

爆管等突发性大规模漏失在瞬时流量会突然大幅度提高，可以在瞬时流量实时监测图中明确看出。

如果无突发性漏水现象，小区管网漏失就集中在管网渗漏。

那么就可以利用DMA分区的基础上再进一步分区（见图5）。

并根据分区情况，结合总分表计量对漏损进行及时监控与分析管理。

通过每个分区的供水量和用水量的一个差值。

很快判断出漏损水平，从而有针对性地进行查找漏点，进行修复。

3.漏损率的计算
《城镇供水管网漏损控制及评定标准》（CJJ92-2016）将漏损量定义为供水总量与注册用户用水量之间的差值。

并且《评定标准》还规定了漏损率的计算公式。

即：
漏损率=（供水总量-注册用户用水量）/供水总量
四、背景漏失率的确定和估计
最小夜间流量是受到用户用水影响最小的量，最为接近管网漏失量。

由于最小夜间流量是由背景漏失量和管网真实漏损构成的。

因此，对于背景漏失量的计算至关重要。

2004年国际水协公布了背景漏失率的计算公式。

背景漏失率=ICF*（0.02M+1.25*户数）+ICF*0.033*私有管长+0.25*户数
ICF----管的新旧情况
M ----管长
其中，ICF的值水协也给出了详细的规定。

按照公式，我们对八角中里小区背景漏失量进行了计算，计算结果见表1。

表1.八角中里DMA背景漏失量的计算
由于计算相对复杂，众多专家对背景漏失量进行估算实验。

根据实验结果，发现区域内居民用水户数与管网老旧程度ICF对背景漏失量有直接相关关系。

估算公式为：
背景漏失量=户数*ICF
我们对八角中里进行估算，得出背景漏失量为4.8 m3/h。

其中，ICF可由管线实际情况从（1-2）之间选择。

由此可见，按照估算公式可以更简便计算出背景漏失量。

五、季节对于用水量和漏失的影响
DMA进水量包括用户用水量和背景漏失量两部分，背景漏失量主要受管网水压影响，一天中随时间变化微小，因此DMA用水曲线的趋势类似于24小时进水曲线。

对比冬夏两季的进水曲线，两季趋势基本相同，但是两季每天各小时的进水量会因为居民生活方式的原因而有所不同。

夏季高峰用水量均大于冬季高峰用水量，且用水高峰时间夏季和冬季略有差异，但重要的是最小夜间流量和最小流量时段没有变化，冬夏两季的最小流量时段都出现在凌晨2-4点之间，两季的夜间最小流量变化非常小，这些微小的变化都在误差范围内，因此可以认为，季节用水量变化对夜间最小流量没有影响。

通过最小夜间流量监测DMA漏失时，不需要考虑季节变化的影响。

六、压力变化对于管网漏失的影响
由八角中里实验小区进水口压力监测数据得到24小时压力变化曲线（图6）。

压力曲线显示，一天中压力随着用水量的变化而变化，全天压力在凌晨2-4点最高，用水量与管网压力呈反向关系。

普通认为，管网压力与漏失量的大小有密切关系。

国际通用压力与漏水量的模型为：
其中：P0和L0表示管网上初始压力和漏失量
P1和L1表示改变压力后的压力和漏失量
N的取值为（0.5~1~1.5），通常假定取1，说明泄漏与压力之间的正向线性关系。

综上所述，管网漏失量在24H当中并不是恒定的，而是随着压力的变化而变化，并与压力的变化率呈正向线性关系。

由此，我们可以结合夜间最小流量计算出日漏失量。

注：用户数量和月均用水量均是DMA划分时的统计数据。

八角中里小区居民户数为2444户，小型用水单位有21户，大型用水单位4户；管线长度为4465米，其中改造管线为337米；月均用水量为30000 m3/月。

小区内供水管线除337米改造管线为PE管，其余4128米供水管线均为钢管，服役年龄在25年以上，管线有不同程度老旧现象。

小区进水口有二个，已加装DN200流量计。

进水口平均流速为0.33 m/s。

2．24小时用水曲线
经计算八角中里日进水量为1000m3/d。

根据瞬间流量，绘制DMA 24小时进水曲线（图9）。

图12. 八角中里2017年6月用水量构成
九、结论与建议
1.结论
综上所述，我们可以按照DMA分区管理实施步骤及数据分析步骤对DMA小区进行分区计量管理、分析。

我们可以根据户数和小区管网情况估算出该小区的背景漏失量，并采用最小夜间流量法对小区管网漏失量进行评价，并结合总分表差法快速锁定漏失区域。

对于未注册用水量漏失评价，在确定管网漏损量的基础上，结合小区漏损率的计算，确定漏失水平。

由此，我们可以评价该小区漏失类型及漏失水平，以此为基础制定管网降损措施。

对于示范区八角中里，我们通过测试、评价及分步测试，确定了管网漏水区域，但漏点并没有完成修复完成。

目前管网还有漏损，虽然漏损量已大大减少，但仍占一定比例。

对于未注册用水导致的漏失虽然有一定降低，依然有不少降低空间。

漏损率还较大，需进一步跟踪降损。

2.建议
A.对于管网降损措施的选择
综上所述，我们可以清楚的看出小区管网漏失所占漏失比例还是相对较大的。

对于管网漏失，应参考漏失控制维护成本和维护难度，合理制定降漏方案。

对于维护难度较小，漏损较为严重的管网区域，应及时对管网进行维护维修。

对于维护难度较大、维护阻力较大的管网区域（如八角中里不能维修的漏损管网），应采用压力管理的方式进行降损。

实践证明，科学的压力管理不但可以延长管道及其附属设备的使用寿命，而且可以减少漏失发生频率。

B.对于未注册用水户导致漏损的管理
对于未注册用水户导致漏损，重点在于管理。

我们可以根据不同小区的具体漏失水平制定不同漏控目标，并与相关工作人员的绩效考核挂钩，使DMA分区管理工作与降低漏损工作紧密结合起来，合理使用人力、物力、财力，提高降漏效率。

C.监测管理与档案建立
就目前石景山区DMA分区的特点和管网情况来说，由于用户相对密集，DMA面积不大，管材以PE管居多，人工听音确定DMA内漏失点位置的方法不力，以监测小区夜间最小流量的变化和总分表差法相结合更能快速、经济、科学地确定重点漏失监测控制区域。

建立DMA 与漏失监测系统联动的漏失监测工作模式，也是未来工作的重点。

另外，建立DMA小区监测数据档案，形成知识库。

为提高今后监测工作质量和工作效率，降低漏损工作提供重要依据。

参考文献
[1]北京埃德尔公司.分区定量管理理论与实践[M].中国财政经济出版社,2014.
[2]北京城市供水统计年鉴[S],2016.
[3]刘阔,刘锁祥等.《城镇供水管网漏损控制及评定标准》（CJJ92-2016）解读[J].城镇供水,2017(2):21-24
[4]姜峰.精细化DMA分区的探索与研究[J].第三届中国城市智慧水务高峰论坛,2017.
[5]赫志萍,侯煜堃等.计量小区（DMA）夜间最小流量解析方法探讨与案例研究[J].南水北调与水利科技,2013（4）:124-127。