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我国漏损管理体系分析-杨龙


我国给水管网漏损管理体系分析
杨龙 北京工业大学 建筑工程学院,北京 100124

摘要:我国给水管网漏损管理存在的问题是管网系统相对脆弱、管理技术较低、财务方面制 约、监管体系的不完善。转变“恶性漏损管理模式”为“良性漏损管理模式”是漏损管理的 发展方向。 文章从漏损预防管理体系、 漏损检测体系、 漏损控制体系、 漏损管理的保障体系、 漏损管理的

效益评价体系五方面分析了我国给水管网漏损管理体系。 关键词:漏损;管理体系 Abstract: The problems existing in our leakage management of water supply system are: the fragile water supply system, the ineffective management and maintenance of water system, the limit of financial aspect, the imperfect supervision system. The developing direction of leakage management is to switch “A vicious leakage management pattern” to “A virtuous leakage management pattern”. At last, our leakage management system is analyzed by five aspects, that is, prevention system of leakage management, leakage detection system, leakage control system, security system of leakage management and benefit evaluation of leakage management. Key words: Leakage; Management System 1.引言 供水行业是关系国计民生的行业。对于城市给水管网这座“生命网” ,其运行的安全可 靠性直接关系到城市的正常运行秩序与发展潜力。 全球每年由供水管网漏损的水量超过 320 3 3 [1] 亿 m 。此外,由于窃水、缺乏计量或管理问题,每年产生 160 亿 m 无收益水量 。据《中国 城市建设统计年鉴》 ,我国用水普及率从 2000 年的 63.9%增加到 2010 年的 96.68%,但早期 给水管道设计的承受压力和管径有可能与今天的人口、 环境不匹配, 另外由于管材自身老化、 外界因素的影响,从而在很大程度上构成了供水管道的漏水危机。同时,2010 年我国 31 个 省市的年平均漏损率较大,如图 1 所示,一些城市的年平均漏损率超过了 25%。

图 1 2010 年我国 31 个省市年平均漏损率图 漏损问题不仅是经济性问题,也是环境、安全以及可持续发展问题。国内外一直很重视 给水管网的漏损问题。近年来,国内外关于漏损的研究主要可分为以下几方面:①以漏损水 量为重点的漏损状况评估研究; ②以发现漏损点为主的漏损探测方法研究; ③以降低管网漏 [2] 损为主的漏损控制研究;④以衡量漏损状况和评价漏损控制程度的漏损绩效指标研究 ;⑤ 以预测漏损和制定漏损控制决策为主的漏损控制模型研究; ⑥基于现代信息化技术的管网漏 损一体化系统管理的研究。 2.我国漏损管理的现状分析 《中华人民共和国水法》 规定 “供水企业和自建供水设施的单位应当加强供水设施的维 护管理,减少水的漏失” 。给水管网漏损管理是城市供水系统健康持续发展的重要环节。发 达国家在漏损控制和管理方面拥有丰富的经验。 例如, 日本作为国际上管网漏损控制最优秀 的城市之一, 漏损率从 1955 年的 20%控制到 2007 年的 3.3%。 日本漏损控制经验主要从管理 [3] 体制、管理手段、技术研发、人才培养等方面为全球漏损管理提供经验 。英国是最早实施 区块化供水管网管理的国家。 法国给水管网的总体漏损率约为 9.5%,法国有着成熟的漏损管 [4] 理体制 。与发达国家相比,我国给水管网漏损管理相对薄弱,且漏损控制管理工作起步较 晚。随着我国对节水工作的推进,漏损控制工作也逐步被加强。近年来我国一些城市采取了 一系列先进积极的漏损控制措施,例如,规范管理体系、建立管网地理信息系统、强化管网 巡查、加强抄表力度、普及卡式水表、增加资金投入、运用先进的技术、实施精细化管理等 措施,使得个别城市的供水管网漏损率控制在 10% 左右[5][6]。 管网漏损不仅浪费了宝贵的水资源,也降低了供水企业的服务水平。漏损有效管理有 4 个基本活动:定量年总漏损水量;漏损监测和调查连续性实验;确定经济漏损水平;定位和 修复漏损。传统的“恶性漏损管理模式”是指漏损探测周期较长,且漏点修复速度慢的低效 的被动的漏损管理模式。而“良性漏损管理模式”是指采取积极主动的漏损管理方式,应用 先进的漏损探测技术,缩短漏损探测周期以及缩短漏点修复时间的漏损管理模式。因此,转 变“恶性漏损管理模式”为“良性漏损管理模式”是漏损管理发展的方向。 我国给水管网漏损管理存在的问题主要有:管网系统相对脆弱、管理技术较低、财务方 面制约、监管体系的不完善。 管网系统相对脆弱主要表现在管材、城市建设发展、管网设计等方面导致的脆弱。通过 对某小区的明漏情况进行调查, 由于供水管网为 70 年代左右敷设的, 此小区 2011 年的明漏 数量为 7 个, 主要表现为管线的断裂有 4 起, 还有 3 起为节门坏。 管理技术较低主要体现为: 管理人员未按照计划进行相应的管道及管件的保养、 维护及更换, 采用的检漏技术和设备相 对落后等。针对管网漏损管理问题,通过对某市的某小区的闸门、水表及消火栓漏水情况进 行了相应的统计,对某市一个小区调查了 42 个给水闸门井、消火栓井以及水表井,其中有 3 个为消火栓井,并分析漏损管理所存在的问题。通过调查发现主要问题为:①井盖标识混 乱,以 39 个闸门井的“井盖标识混乱”进行统计,统计结果如图 2。有的闸门井井盖标识 为“污”“雨”“水”“煤”“下水”“上水”“消” 、 、 、 、 、 、 ,有的井盖无标示;②井盖材质不统 一,调查表明铸铁井盖占 90.48%,有机井盖占 7.14%,水泥井盖占 2.38%;③闸门漏水问题 严重,某小区共调查了 42 个闸门井、消火栓井以及水表井。其中 16 个闸门井漏水,占总 调查数目的 38.10%。有的漏水较小,有的闸门被淹没,有的井中漏失的水清澈见底,这 样白白浪费掉水资源。这不仅造成管理不便,也产生一定的安全隐患。

图 2 井盖标识统计图 2.漏损管理体系的构建 漏损管理体系主要涉及漏损预防管理体系、漏损检测体系、漏损控制体系、漏损管理的 保障体系、 漏损管理的效益评价体系。 其中漏损预防管理体系是前提, 漏损检测体系是重点, 漏损控制体系是核心,漏损管理的保障体系是支持,漏损管理的效益评价体系是补充。漏损 管理体系分析不仅涉及到技术的支撑、政策规划的制定、资金的投入、效益的综合评价,各 环节紧密联系,不可缺一,各个体系的和谐衔接才能保障漏损管理的高效运行。漏损管理体 系应具有预防性、系统性、有效性、动态性、可持续性的特征。 2.1 漏损预防管理体系分析 东京供水管网漏损预防管理体系包括及时应对措施、 预防措施以及漏损控制技术的研发 [3] 等三个主要方面 。针对我国管网实际情况,提出了我国给水管网漏损预防管理体系,如图 3 所示。我国给水管网漏损预防管理体系可以从管网设计、管网施工、日常维护管理等方面 综合考虑。 漏损预防管理体系

管网设计

管网施工

日常维护管理

漏损预防系统研发

设 计 考 虑 远 期 发 展

合 理 选 择 管 材

管 道 施 工 规 范

采 取 防 腐 措 施

制 定 检 漏 目 标

开 展 水 量 平 衡 分 析

实 施 主 动 检 漏 措 施

制 定 管 网 改 造 计 划

噪 声 预 警 系 统 研 发

压 力 预 警 系 统 研 发

图 3 给水管网漏损预防管理体系 2.2 漏损检测体系 为加强城市供水管网漏损控制,统一供水管网漏损评定标准,2002 年我国建设部颁布 《城市供水管网漏损控制及评定标准》 (CJJ92—2002) 。2006 年建设部《节水型城市考核标

准》中将“城市供水管网漏损率”作为考核节水型城市考核标准中的其中重要一项。为了规 范城镇供水管网漏水探测方法,统一相关技术要求,提高漏水探测成效,2011 年建设部发 布了中华人民共和国行业标准《城镇供水管网漏水探测技术规程》 (CJJ159-2011) 。 给水系统漏损引发一系列的给水不安全性, 阻碍了供水企业的正常发展。 管网漏损控制 的关键在于加强漏水检测、提高漏点定位的及时率和准确度。快速准确地定位漏点,有助于 缩短漏损修复时间, 从而减少漏损所产生的经济损失和安全隐患。 漏损探测仪器是漏损探测 工作的核心, 漏损探测仪器已经从传统的第一代漏损探测仪器发展到现代的智能化的漏损探 测仪器(如图 4)。与此同时,漏损探测技术也经历了预定位技术、精确定点技术、智能化 精定点技术、区域泄漏普查预定位技术的发展历程。

图 4 漏损探测仪器发展进程

通常给水管网漏损探测方法可以分为声波探测法和非声波探测法。 管道的漏水在一定的 压力作用下与管壁、漏水点周围的介质发生摩擦、冲击等产生漏水噪声。这种声波同时在三 种介质中传播。非声波探测法可以通过三种方式探测,如下表 1 所示。声波探测法在漏水探 测中占有主要地位, 非声波检测法可以解决一些声波检测法不能解决的问题, 如声波小问题, 声波受外界干扰大问题,非金属管材漏水探测等一系列问题。 表 1 漏水探测方法 漏 水 探 测 方 法 声波探 测法 非声波 探测法 以漏水管道传播的方法 以管道介质传播的方法 以管道输送介质传播的方法 以检测管道供水流量或压力变化的方法 以检测管道周围介质物性变化的方法 以检测管道破损状况的方法 流量法、压力法 探地雷达法、地表温度测量法 管道内窥法、气体示踪法 阀栓听音法、钻孔听音法、噪音法 地面听音法、相关分析法

随着检测技术和系统理论的不断发展, 系统的主动漏损检测技术将逐步被形成, 系统的 主动漏损检测技术综合了信号检测、处理、传输、微机应用等技术。早期的检漏方法和技术 集中于硬件方法,近年来逐渐形成了软硬件相结合的检漏方法。 城镇给水管网漏损探测方法有不同的分类方法, 探测技术也有多种, 目前较为有效的技 术方法多为物理性手段,每一种方法都有其相应的应用条件,为了保证探测效果,应考虑两 种或两种以上方法结合使用。 漏损探测效果的评价需要相应的指标来评价, 基于漏损探测方 法,将漏损探测方法的评价指标一级指标分为技术性指标、管理性指标和财务性指标。相应 的二级指标和三级指标如下图5所示。

检漏方法评价指标

技术性指标

管理性指标

财务性指标

定位 能力

检测 能力

适应 能力

维护 要求

检测 费用

定 位 准 确 度

定 位 误 差

检 测 灵 敏 度

检 测 响 应 度

检 漏 大 小

抗 干 扰 能 力

维 护 易 便 度

设 备 投 资 费

设 备 维 护 费

图5 检漏方法评价指标 2.3 漏损控制体系分析 目前,DMA 分区计量法、压力法是行之有效的漏损控制方法,对于我国水司,实施 DMA 技术受到经济投入、技术支撑、维护管理工作量、管网基础设施等方面因素的制约,需要结 合我国国情来划分 DMA。对于一个 DMA 区域而言,由于压力是比较容易控制的指标,压力控 制不仅降低现有的漏点的漏失率, 同时也降低新漏点发生的频率。 漏损控制体系如图 6 所示。 水平衡分析 制定漏损控制目标

分区计量法 区域漏损预警法 压力调节法

采取漏损控制手段

降低漏损率

图 6 漏损控制体系 2.4 漏损管理的保障体系分析 [7] 王璐等人 建立供水管网漏损规制基本模型, 并从政府和供水企业两方面提出配套措施, 为降低供水行业的管网漏损, 完善政府对该行业的价格规制提供参考。 基本模型以政府为规 制主体,供水企业为规制对象,通过绩效管理,激励供水企业主动降低管网漏损,如图 7 所示。规制者对主动采取措施降低管网漏损以提高生产效率的企业进行奖励,激励函数为 F(Q-Q1)。漏损减少越多,即 Q-Q1 越大,则 F(Q-Q1)越大,且 F(Q-Q1)>0,其中 Q 和 Q1 分别为 供水企业没有采取降低漏损时的供水总量和降低管网漏损后的供水总量。 基于上述的漏损规 制模型,初步建立了漏损管理的保障体系。如下图 8 所示:

规制主体

政府

漏损管理的保障体系

绩效管理 激励 规制对象

激励函数 F

供水企业

政 策 支 持

资 金 投 入

队 伍 建 设

技 术 培 训

公 众 参 与

主动控制漏损

图 7 供水管网漏损规制基本模型 2.5 漏损管理效益评价体系分析 [8] 薛磊等人 从技术潜力、经济潜力、社会潜力方面对城市供水管网漏损控制的潜力进行 了分析。漏损管理的效益包括环境效益、社会效益、经济效益,通常经济效益与环境效益、 社会效益存在着矛盾点, 如何在最大环境效益和社会效益的目标下实现经济最优是难点, 这 与经济漏损控制水平相关。漏损管理效益评价体系简单如下图9所示: 漏损管理效益评价

推动漏损管理 工作 图 8 漏损管理的保障体系

环境效益

社会效益

经济效益

节 约 水 量

降 低 能 耗

降 低 爆 管 频 率

提 高 服 务 水 平

减 少 二 次 污 染

保 障 供 水 安 全

增 加 企 业 效 益

降 低 供 水 成 本

图 9 漏损管理效益评价体系 总之,我国给水管网漏损管理基础薄弱,而漏损管理体系是一个系统而复杂的体系,漏 损管理体系的分析有助于漏损管理工作的开展, 有助于制定漏损管理策略。 从漏损管理体系 分析可得,漏损管理体系包含漏损管理预防体系、漏损管理检测体系、漏损控制体系、漏损 管理的保障体系、漏损管理效益评价体系五方面,漏失管理体系是管理和技术的综合体,应 从政策、技术、资金、人员方面强化漏损管理,实施规范的科学的漏损管理策略,推动漏损 管理朝着良性的漏损管理模式发展。

参考文献
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