城鎮供水管網漏損監測與控制技術及應用

【摘要】漏損管理是一項復雜的系統工程，對于規模較大的供水管網，漏損控制和管理的難度更為突出。對于供水企業，漏損控制的好壞直接體現了企業產供銷全過程管理水平和資源使用效率，各供水單位在管網漏損控制方面做了大量的工作，初步取得了一些成效，當仍還有許多需要繼續完善的內容。

【關鍵詞】供水管網;漏損監測與控制;應用

1、供水管網漏損的主要原因

管網漏損率是指管網漏水量與供水總量之比，這是衡量供水系統供水效率的一個指標。供水管網漏損主要分為表觀漏損、暗漏、明漏、爆管。針對每一類型的漏損表現形式，供水企業需采取技術與管理相結合的措施進行漏損控制。為有效地控制管網漏損，需分析其產生的主要原因，由此針對性地提出控制策略。造成供水管網漏損的原因主要有：一是管道破損點存在的時間長度;二是管道破損參數，包括破損點的形狀、大小、數量等;三是管道內的水壓。因此，能否有效降低管網漏損，取決于能否快速發現漏損點并及時修復、能否對管網進行合理的更新以減少新漏水點的發生、能否合理降低管網水壓。

2、管網漏損監測

管網漏損監測是降低漏損的前提，及時快速地發現漏損點的存在并對其進行修復可以減少破損點漏水的時間，也可以防止破損點面積進一步變大甚至發展成爆管。目前最常用的管道漏損定位技術多是基于噪聲探測的方法，從最早的聽音棒法到結合電子、計算機新技術的噪聲記錄儀法和相關儀法，無不是利用了管道發生泄漏時發出的噪聲信號來判斷漏損點的位置。

2.1管道漏損規律的發掘

為了提高漏損監測的效率，許多學者對管道漏損規律進行了研究，建立了相應的管道漏損模型。這一方面可以判斷特定管道在何時比較容易發生漏損，另一方面可以判斷在一定的時間哪些管道發生漏損的概率比較大，因此可以優化管道漏損監測方案。在這些研究中，建立的管道漏損模型大致可分為兩類：一類是基于管道破損物理機制的微觀模型;一類是基于管道歷史破損記錄的宏觀模型。

2.2管網區域漏損水平的評價

管網區域性漏損水平評價是為了對一個區域的漏損程度進行評價，從而確定該區域的漏損監測優先等級。由于管網漏損歷史數據的不完整，尤其是反映區域性特征數據（如土壤條件、交通負荷等）的缺失，管網漏損模型僅能反映出因管網自身屬性的空間差異而導致的漏損差異，不能反映出因外界環境導致的漏損在區域水平上的差異。因此，管網區域性漏損水平評價是對管網漏損模型很好的補充。

2.3面向漏失控制的城鎮供水管網壓力管理技術研究

開展面向漏失控制的城鎮供水系統供水壓力優化調控研究。通過供水泵站、二次泵站、閥門聯調聯控技術和必要的管網局部改建方案，動態優化供水路徑和管網整體壓力分布。研究基于壓力分區的供水管網區域壓力調控技術。研究大規模復雜管網的壓力分區方法、調壓控制設備的布置優化技術、壓力調控方式。研發閥門與壓力、流量等傳感器的集成，閥門的水力自適應控制機制，研發智能調壓閥門、爆管自動關閉閥門。

3、降低供水管網漏損的主要對策

3.1利用監控系統提高管網漏損監測的效率

3.1.1SCADA壓力監控系統

在管網圖上根據壓力監測數據繪制等壓線，分析等壓線密集區域內可能存在的較大漏水量，宏觀分析管網漏水情況確定重點檢測區域，指導檢漏工作。對于大型供水管網，基于資金方面的考慮，一般不可能在所有的節點上安裝監測系統，為此必須通過有限個監測節點的信息來實現供水管網漏損定位。根據SCADA監測數據研究了管網爆管定位的算法，得出基于神經網絡的遺傳算法計算速度快、定位效果好的結論。

3.1.2遠傳大表監控系統

數據分析員根據日用水量發現停表、漏水等問題，當發生水表日用水量劇增或劇減、日累計流量無變化等問題時，采取有效措施，將損失控制在最小范圍內。區域漏水普查供水管網漏失監測噪聲記錄儀、巡視儀和PDA手機是區域漏水普查的支撐設備。噪聲記錄儀按一定原則布設于管網上，如閥門井、消火栓等。按一定時間間隔采集存儲噪聲數據、自動分析，并將監測數據和結果發送給巡視儀接收，工作人員將PDA手機與巡視儀藍牙連接，可以顯示、查詢和統計各個噪聲記錄儀監測的漏水情況。

3.2管網更新

管網更新的優化方法早在20世紀70年代就有報道，并建立了相應的優化模型，其核心部分為目標函數的構造和管網漏損的預測。經過幾十年的發展，管網優化更新的目標由單一的成本最低發展到綜合考慮成本和安全性等多種因素的多目標優化。而管網漏損的預測模型也從最簡單的單參數線性模型發展到了采用數據挖掘方法的多參數非線性模型。

3.3漏水和爆管在線監測預警

對于漏失嚴重且自然復原率很高或供水安全級別很高的重點區域，宜采用漏水和爆管在線監測預警方式加強管理，即采用無線遠傳的噪聲記錄儀分布在重點區域進行固定長期監測。這是一套采用物聯網技術，集漏水監測、檢測和爆管預警的一體化系統，使供水企業能夠對重點區域布控，快速及時和高效地找到管網泄漏點，這一技術目前在國內上海、杭州等城市已有應用。

3.4管網的科學管理管理水平的提高

對管網的漏損控制也起到重要作用，提高管理水平需要從兩方面入手：一是密切關注最新的科研動態，主動將創新的科研成果應用于實際工作，提高漏損監測效率;二是重視專業技術人才隊伍和工作制度建設，努力提高漏損監測人員的業務水平。計算機技術的發展推動了管網信息化管理的進程，不僅實現了對管網基礎資料（管道的基本屬性、用戶用水量信息等）的數字化管理，許多供水部門還建立了管網水力模型，并將其應用于漏損控制工作中。

4、結束語：

實踐證明，實施主動漏損控制和壓力管理，形成長效管理機制，利用先進的科技手段和方法，能有效縮短漏水持續時間，提高檢漏工作效率，實現可持續的控制漏損，達到經濟漏控水平，保障供水管網安全運行，減少爆管次生災害風險。

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