供水管网模型在区域计量分区管理中的应用 3页

'供水管网模型在区域计量分区管理中的应用雷景峰(上海三高计算机中心有限公司,上海200092)摘要对供水管网实施区域计量分区(DMA)管理是城市管网管理的一种新模式,对提高供水系统的管理水平、提高供水效益、优化管网运行以及减小管网漏损等具有重要的意义。以JM市为例,应用供水管网模型模拟分析手段,科学划分区域规模和边界,对分区方案进行计算,验证其可行性,规避DMA引起的管网运行风险。关键词供水管网模型区域计量分区漏损0概述供水管网是“城市的生命线”,对供水管网实施区域计量分区(DistrictMeteringArea,DMA)管理是城市管网管理的一种新模式,是供水企业加大科技投入、向管理要效益的一种新手段,对提高供水系统的管理水平、提高供水效益、优化管网运行以及减小管网漏损等具有重要的意义。国外较早开展了供水管网DMA研究和应用,1980年英国第一次提出DMA,其目的是实现对管网漏损的长期监测,降低漏损率。英国伦敦、日本东京和大阪的市区供水管网分别被分为16、50和18个区域,韩国首尔等城市也较早开展DMA。在国内,香港、上海、北京、深圳、天津、福州、沈阳、长春、南京等城市也在DMA研究和应用方面做了积极的探索,取得很好的成果,为我国供水管网管理改革提供了借鉴和参考[1～6]。所谓区域计量分区(DMA),是指综合考虑城市地形地貌等自然地理特征、行政管理区划、水压分布、水厂分布和供水能力、用户水表数及用水量等因素,按照一定的原则,在配水系统中通过分区安装流量计或水表,关闭部分阀门,建立若干个相对独立的计量区域,装表计量的区域必须有明确的边界,通过记录流量计或水表计量范围内的不同时间用水量,结合营业收费系统用水量数据分析,推断计量区域内的管网漏损情况,为实现精细化管理、采取控制漏损措施提供科学的依据。1区域计量分区的原则供水管网区域计量分区(DMA)管理是管网管理模式的革新,实施过程中既要借鉴国外的先进经验,也要结合我国每个城市的实际情况,具体问题具体分析。供水企业根据自身供水情况和行业有关标准,设立管网经济漏损指标。该指标就决定了DMA的区域面积大小、用户数规模。《城市供水管网漏损控制及评定标准》(CJJ92—2002)中规定,城市供水企业管网漏损率基本评定标准为12%,在执行时可根据城市管网情况和企业的实际运作做适当的修正。根据用户数量,DMA分区大小范围一般分为三种等级:(1)(2)(3)<1000户,小的DMA;1000～3000户,中等DMA;3000～5000户,大的DMA。根据城市供水管网的特点综合确定管网分区原则,初步提出管网分区的若干方案,如果需要可将分区区域进一步划分子区域,即两级分区。在对各方案进行综合技术经济比较的基础上,提出最佳几个方案。然后,通过管网水力模型对分区方案进行模拟计算,分析预测分区方案实施对管网水力运行的影响,验证其可行性,避免不必要的损失。2管网模型在区域计量分区中的应用区域计量分区(DMA)边界阀门的关闭,流量计或水表的安装,对整个配水系统设计和运行的影响,应予充分考虑。如果系统压力在最优化状态下运行,那么,此影响就特别明显。管网水力模型是分析供水管网运行工况的最有效工具,能对多个分区方案进行评估,为科学决策提供帮助,例如:(1)区域边界哪些阀门应该关闭(反之亦然);(2)管网中减压阀的设置;226给水排水Vol135No1112009 (3)(4)JM市从行政区划上分为蓬江区(北面)和江海区(南面),以河流为自然分界。蓬江区为主城区,以居民区、商业区为主;江海区主要包括外海镇、高新区、头乡、礼乐镇等。其中,外海镇、头乡以商住、商业为主;高新区为工业区;礼乐镇以商业、商住和工业并重,且有少量乡村住宅。目前,江海区供水干管主要为枝状管网,供水安全性不足,而且随着经济的不断发展,用户用水量的逐年增加,部分区域已有水量、水压不足的现象出现,如图2中圆圈内区域。阀门关闭引起的流量减小或压力降低;为消除流量反向或低压地区是否需要重新划分区域;(5)高漏损地区的水力状态分析等[7]。通过管网水力模型,可以确定穿过DMA边界的流量,根据流量来决定是安装流量计(水表)还是安装阀门,小流量的管段就没必要安装水表。针对DMA分区方案,应用管网水力模型进行计算,检验系统压力、流量是否符合服务标准,还可以对高峰供水或未来供水各种工况进行模拟预测,分析检查安装水表导致的水头损失影响等。3JM市供水管网区域计量分区设计分析JM市位于华南地区,地势西北高,东南低,目前有1座西江水厂,位于城市的北端,始建于1978年,供水能力约42万m3/d,两座二级泵房,有11台清水泵。JM市自来水有限公司于2008年采用水力模拟软件,建立供水管网水力模型,其中包含1895个节点,1973根管段,最大管径为1600mm,最小管径为150mm,供水服务面积200km2。通过管网的压力和流量测试数据,校核日管网90%测压点计算值与实测值误差在±2m以内,100%测压点计算值与实测值误差在±3m以内,占系统总流量比例大于10%的流量计流量误差小于5%,占系统总流量比例小于10%的流量计流量误差小于10%,表明管网计算结果与实际运行工况是基本吻合的[8,9]。JM市管网主要供水格局如图1所示。图2JM市供水管网低水压区分布在管网建模工程中,为了精确划分节点流量,已经把营业收费系统的抄表“块号”在水力模型系统上做出划分和标注,这为DMA分析打下了良好的基础,如图3所示。图3JM市供水管网按“块号”分区图1JM市供水管网主要供水格局给水排水Vol135No1112009227 根据营业收费抄表“块号”包含的用户水表数,结合GIS和水力模型系统,依照DMA原则和方法可以划分出JM市的DMA,示例如图4。情况,可以更准确地分配管网水力模型的节点流量,同时利用管道的流量和测压点的压力对管网水力模型进行重新校验,能进一步提高管网水力模型的精度。一言蔽之,供水管网水力模型能辅助评估DMA方案,DMA方案实施后采集的数据又能促进水力模型的完善和调度的应用。应用管网水力模型进行DMA管理是集技术、管理和经济于一体的全新管理理念,对管网漏损控制、发挥各水厂及管网的功效、挖掘其存在的潜力和利用空间、实现精细化管理、提高运营管理服务水平和经济效益都有非常重要的意义。参考文献1张孟涛,刘阔.城市供水管网的分区域管理模式研究.见:全国城镇供水管网暨配水系统安全与技术发展战略研讨会论文集,2007.80～83舒诗湖,赵洪宾.我国给水管网系统建模的机遇与挑战.见:全国城镇供水管网暨配水系统安全与技术发展战略研讨会论文集,2007.313～316周玉文,刁克功,吴珊,等.城市供水管网区域管理初步研究.见:刘遂庄,郑小明主编.供水管网现代理论与工程技术论文集.北京:中国建筑工业出版社,2007.108～112郑小明.管网分区计量控制产销差初探.见:刘遂庆,郑小明主编.供水管网现代理论与工程技术论文集.北京:中国建筑工业出版社,2007.113～117常永第,赵军锋.深圳水务集团区域计量项目(DMA)建设.见:刘遂庆,郑小明主编.供水管网现代理论与工程技术论文集.北京:中国建筑工业出版社,2007.118～121周克梅,窦建军.南京水司分区计量试点工程介绍.城镇供水,2008,(6):73～75张志明.供水管网漏损控制分区装表计量技术.城市公用事业,2006,20(4):21～23雷景峰,王煜明,蒋怀德.供水管网模型在管网现状分析及改扩建中的应用.水工业市场,2008,(8):64～68雷景峰,陈德荣,余云飞,等.供水管网水力模型校验和分析研究实例.水工业市场,2008,(12):63～68图4JM市供水管网DMA分区示意初步设计好DMA分区后,采用管网水力模型进行计算,分析在正常、高峰、低峰不同用水工况下的管网等水压分布,发现DMA方案的不足和缺陷,不断修改优化DMA方案,直到最后确定的DMA方案对供水的不利影响降至最低。确定好DMA优化方案后,能为供水企业的管理带来如下好处:(1)实施DMA后,可以随时掌握各个分区的漏损情况,并针对其成因进行分析和控制,改变以往被动检漏和无针对性的暗漏巡检,从而能够有重点地进行主动检漏,大大缩短漏点的发现周期,降低漏损率和产销差。(2)DMA流量计在线数据接入SCADA系统,调度中心就能实时掌握管网的压力、流量数据,更加全面地掌握管网的运行情况,及时发现存在的问题,更好地实施调度。(3)通过DMA可掌握各个分区的水量变化情况,以及重要管道的流速和流向,为管网改造和规划提供了科学的决策依据。4结论通过应用JM市供水管网水力模型,评估DMA划分初步方案的合理性,预测分析不同工况下供水管网的运行情况,发现管网运行可能存在的问题,改进和完善DMA方案,加强管网的供水安全性和可靠性。分区计量后,根据各分区和重要管段的流量23456789¤通讯处:200092上海市杨浦区控江路1555号信息技术大厦12楼上海三高计算机中心E2mail:LeiJingFeng@shanghai3h.com电话:(021)55570715收稿日期:2008212225修回日期:2009206223228给水排水Vol135No1112009'