• 237.68 KB
  • 2022-04-22 11:31:52 发布

我国供水管网漏损现状及控制措施研究

  • 5页
  • 当前文档由用户上传发布,收益归属用户
  1. 1、本文档共5页,可阅读全部内容。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领,认领后既往收益都归您。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
  4. 文档侵权举报电话:19940600175。
'第52卷第6期复旦学报(自然科学版)Vol.52No.62013年12月JournalofFudanUniversity(NaturalScience)Dec.2013文章编号:0427-7104(2013)06-0807-04我国供水管网漏损现状及控制措施研究陆韬,刘燕,李佳,董骁(复旦大学环境科学与工程系,上海200433)摘要:在管道老化、技术手段投入有限、监管体制落后等因素的影响下,我国城市供水管网漏损现象较为普遍.如何有效控制管网漏损率,提高城市供水效率,已成为供水行业亟需解决的问题之一.针对目前我国城市供水管网漏损现状,分析计量偏差、计量体系不完善等引发漏损的原因,并借鉴国外采取的改进漏损检测技术与设备、完善漏损控制理论和方法、研究漏损控制模型等控制措施,提出技术与管理措施并重以降低我国供水企业管网漏损率.关键词:管网漏损;控制措施;供水漏失率中图分类号:X703文献标志码:A1管网漏损率管网漏损率是自来水业普遍存在的问题,同时也是政府对供水企业的一个重要考核指标.管网漏损主要是指因管网材质老化或破损等外部因素造成的实际供水量减少的现象.1.1管网漏损率的定义和漏损原因[1]城市供水管网漏损率是指城市管网漏水量与供水总量之比.有如下计算公式:漏损率=(年供水量-年有效供水量)/年供水量×100%城市供水总量是指各水厂供出的经计量确定的全部水量;有效供水量是指水厂将水供出厂外后,各类用户实际使用到的水量,包括收费的(即售水量)和不收费的(即免费供水量).从计算公式来看,漏损率与产销差密切相关.产销差一方面是由于计量存在偏差,另一方面是部分水量因种种原因未能纳入计量体系.具体影响因素可总结如下:1.1.1计量偏差造成主要分为系统误差和随机误差:(Ⅰ)系统误差,包括:①水量统计相关仪器设备自身误差;②由于供水售水周期不匹配造成的水量统计上存有偏差;③水量统计过程中由于采用近似公式造成系统内部误差.(Ⅱ)随机误差.因操作人员在读、记水量过程中的失误引发的偏差.1.1.2未纳入计量体系指当前存在的原本应予以统计但未统计的情况:(Ⅰ)消防等城市公用事业领域的无偿用水行为;(Ⅱ)私接管道等偷水行为;(Ⅲ)公共用水设施水量未能合理分摊到户;(Ⅳ)管网日常维护过程中产生的未统计用水量.2我国城市供水管网漏损现状供水管网物理性的漏损,主要由规划设计、管道管理、管道材质和施工质量等方面的问题导致的.调查显示,我国于20世纪60~70年代建造的城市供水管网,水压偏低仅为0.2MPa,直至80年代之后,水压[2]才逐步提高至0.4~0.6MPa,管道修建时间长,质量标准低,老化日益严重,很大程度上引发了漏水危收稿日期:2012-11-13基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项资助项目(2009ZX07318-007)作者简介:陆韬(1987—),男,硕士研究生;董骁(1978—),女,博士,讲师,通讯联系人,E-mail:dongxiao1978@gmail.com. 808复旦学报(自然科学版)第52卷机.伴随城市化建设脚步越来越快,房屋、道路及地铁的施工建设亦对管网形成潜在的威胁.其次,部分施[3]工单位在施工作业过程中,未按照法定程序办理审批手续,误伤地下管网,造成管道破裂等事故.管网材质的选择也具有重大的意义,采用易腐蚀的材质容易引发后期漏损.铸铁管由于强度低,易腐蚀,加上接口[4]易渗漏,最容易引发漏损现象;钢管韧性较好,但由于接口部分导电性好,容易造成电化学腐蚀.此外,因涂层问题引发的小孔腐蚀也是常见管道腐蚀之一.施工方面主要有两方面影响,一方面由于地基下沉等地质结构变化破坏管道结构,引发漏损,大口径管道容易在管道承口处发生豁裂,小口径管道发生横向断裂的可能性较大.另一方面,若覆土不按规定进行分层夯实(一般覆土后密实度应大于90%),将使管道受力明显增加,从而大大增加了管道破裂的可能性.根据《城市建设统计年鉴》的数据,2010年我国总漏损水量为62.7552×1083,这个数据相当于m8人的全年生活用水量,相当于把北京市区变成一个深达4m的游泳池,或者是严重缺水的甘肃1.40×10全省地表积水1.3cm,或者相当于内蒙古自治区全年城市供水量的10倍.根据原建设部2002年发布的《城市供水管网漏损控制和评定标准》规定,我国自来水业的管网漏损率不能超过12%,并且强制性要求必须严格执行,但实际考察发现,大部分省市并未达到上述标准.表1是1996年至2010年之间的全国城市供水管网平均漏损率.2010年管[5]图12009年我国各省市漏损率统计网漏损率下降至12.4%.以2009年《城市供水统计年鉴》Fig.1LeakageratestatisticsforChinasprovinces的数据为例,全国有26个省市的自来水管网漏损率在andmunicipalitiesin200912%以上,其中有13个省市超过了20%;仅有5个省市的管网漏损率达到了国家的要求,处于12%以下.如图1所示.表11996—2010年我国城市平均供水管网漏损率Tab.1Chinasaverageurbanwatersupplypipelineleakageratefrom1996to2010年份19971998199920002001200220032004200520062007200820092010漏损率(%)13.912.914.112.115.715.213.917.921.518.617.617.716.212.4实际调研中发现,我国不同地区城市的管网漏损情况存在较大的差别:一般来说,新近发展起来的城市和区域漏损率较低,如深圳2009年自来水管网漏损率为9.61%,而一些老城区,由于管网老化而且更新速度跟不上、没有实行一户一表制,管网漏损物理漏损和偷水现象等比较严重,给供水企业造成经济损失,如福州、海口(漏损率为25%)等.此外,大多数城市的公用事业用水如环卫洒水车直接从消防栓接水,难以计量,仅武汉市估计每年因此损失的水约6000t.3国外对供水管网漏损率的控制发达国家对管网漏损十分重视,总结不同发达国家对于管网漏损率控制的成功经验,不外乎从改进漏损检测技术与设备、完善漏损控制理论和方法、研究漏损控制模型三方面对管网漏损进行系统控制.改进漏损检测技术与设备方面,上世纪80年代初,美、英、法、德、日相继研制成功了检漏仪,管线定位仪、探地雷达等设备,随着科技的发展,产品不断更新,相继推出数字式的检漏仪、多探头相关仪、区域漏水监测仪等,大大提高了检漏的可靠性和准确性.完善漏损控制和理论方法,国外关于供水管网漏损控制理论和方法的研究始于上世纪80年代,G.W等学者研究发现管网漏失与服务压力有直接关系,漏失水量随服务压力增大而增大,如果能将过剩服务压力减少到满足用户压力需求的程度,即可降低管网漏水量,因此管网漏损控制的问题也可归结为管网的压力控制[6]问题.发达国家普遍采用被动检测法、音听捡漏法、雷达检测法及氢气检测法,对管网漏损进行有效控制.研究漏损控制模型方面,发达国家聚焦于管网漏损预测模型、管网漏损诊断模型、管网压力控制模型 第6期陆韬等:我国供水管网漏损现状及控制措施研究809以及管网漏损经济分析模型.管网漏损预测方面,国外学者应用统计回归与概率分析方法建立预测模型,揭示漏损历史数据中隐含的规律,预测漏损未来的变化趋势,对政府制定漏损率控制目标具有重要意义;管网漏损诊断方面,国外学者采用稳态流、瞬变流理论和遗传算法,研究了管网漏失的物理特性并提供了漏点诊断方法;管网漏损经济分析方面,国外学者往往从成本收益角度,进行管网更新决策、经济漏损周期[7-12]以及维修资金分配模型的研究.在上述三方面支撑下,发达国家通过合理设计管网、加强施工管理、优化管网运行、加强管网维护,在供水管网漏损控制方面取得了突出的成绩.如英国,是城市现代化建设最早的国家之一,管线埋设历史已有200年,漏损较为严重,经过20年的努力,成功将漏损率控制在19%以内;日本把供水有效率定为90%,1972年日本东京和大阪两市的漏损率在30%左右,经过努力,现在已控制在8%以内;美国已控制在8%以下.[13]表2一些国家、城市或地区目前的平均供水管网漏损率Tab.2currentaverageurbanwatersupplypipelineleakageinothercountriesandAsiancities国家英国葡萄牙瑞典芬兰新西兰意大利西班牙法国荷兰德国瑞士平均值漏损率(%)18.6915.314.61210.610.59.69.56.34.94.913.3城市或地区大马尼拉雅加达科伦坡首尔吉隆坡曼谷胡志明市香港台湾东京澳门平均值漏损率(%)40.639.932.229.425.921.728.720.318.99.88.423.4表2为一些国家和亚洲一些城市及地区的漏损情况,由表2可见,一是经济发达国家供水管网漏损率低,不发达的较高;二是亚洲的漏损率相对较高.说明城市供水管网漏损率大小,与其经济实力、重视程度和技术水平密切相关.[14]表3一些国家、城市或地区单位管长供水损失率Tab.3Waterlossrateperunitlengthindifferentcounties国家或地区北欧西欧南欧东欧英国德国新西兰日本新加坡各国平均中国单位管长漏损量(m3/km·h)0.50.50.581.960.80.40.6710.30.751.85表3是用单位管网供水损失率表示的管网漏损情况.可见,我国供水损失率为欧洲发达国家的3倍多,为各国平均值的2.47倍.2007年2月,国家发改委、水利部、建设部联合发布《建设节水型社会“十一五”规划》,规定全国设市城市供水管网平均漏损率不超过15%,虽然在2010年的数据显示全国整体基本达到了这一要求,但距《城市供水管网漏损控制和评定标准》规定的12%还有差距,加快自来水管网的改造步伐、完成对严重老化和漏损管网的改造还有很长的路要走.4对供水企业漏损控制工作的建议4.1发挥技术性措施的作用(1)严把设计与施工关口提倡管网设计与施工的紧密对接.从理论设计、实地考察、材料选取三方面提高设计环节的质量.尤其应避免设计人员“纸上谈兵”,单凭经验进行管网设计.施工环节主要着力于严守材料关与工序关,严格按照施工流程进行作业,提高监理与验收质量,防止接头不佳等工程问题的出现.(2)建立现代化管道漏损监测体系完善水力学模型以及流量压力均衡调控,并以此为基石构建集成化防漏查漏体系.建立数字化无线自动传输的计量监测网,对整个管道范围进行动态监控,以提高漏损发生时的响应速度,同时减少对非漏损事件的误判.提高漏损探测精度,重点关注输水主干、分支供水管道,严防暗漏的发生.采用DMA区域计量和PMA压力管理,严控物理漏失的发生.依托系统化监测,形成一系列主动漏损控制解决方案,最大程度降低管道漏损监控中“广撒网”现象带来的高额成本.提高漏损检测及抢修队伍的技能水平以及专业化程度.4.2加强管理性措施的应用(1)突出重点用水单元的管控在日常防漏控制中,需将被动抢修和主动防控较好结合起来.尤其针 810复旦学报(自然科学版)第52卷对一些耗水重点单位,如钢铁、石化等工业企业以及宾馆等服务业单元,建立主动防控机制.在对水表是否有异常波动检测基础上,通过简易水平衡检测等方式,检测两趟管现象.同时,不断革新监管机制,尤其注重不同管理、用水单元间的彼此协调与配合,立足从长远上建立一套完善的“防漏损、查漏损”监管体系.(2)完善各类用水统计解决系统误差或随机误差有时因面临技术等问题成本较高,着力于规范用水统计体系,防止用水统计上的“漏网之鱼”,能有效降低管网漏损率.为此,首先应在出厂水计量器方面推广并普及管段式电磁流量计,以提高出厂水量的统计精度.针对消防等城市公用事业领域的无偿用水行为,应尝试建立合理的计量机制.如通过在消防栓上安装计量水表、指定洒水车取水点等手段.不断完善供水稽查制度,违规用水和水费拖欠等行为对供水企业正常运营带来了严重的负面影响,通过执法部门间的协调配合,严防各类违规用水行为.管网漏损不仅对供水企业的正常运营带来负面影响,更是一种水资源的浪费.随着水资源稀缺性日益加深,管网防漏工作势必将具有更深远的意义.坚持技术与管理层面的双管齐下,提高管网防漏水平.在技术层面,以建立现代化管道漏损检测体系为基石,一手抓管网运行状况的宏观调控,另一手抓管网勘漏微观普查.有效衔接管网设计与施工,加强施工用料与工序的监管.在管理层面,结合被动抢修和主动防控,有重点的对耗水大户进行强化监管.着力于进一步完善用水计量体系,尤其针对消防等市政公用行业的用水建立合理的计量机制.加强各执法部门间的协调配合,完善供水稽查制度,严防非法偷水行为.只有在技术层面措施得到、目标明确,在管理层面健全制度、奖罚分明,才能有效降低供水管网的漏损水平,在保障供水企业利益同时,起到保护水资源的作用.参考文献:[1]中华人民共和国建设部.城市供水管网漏损控制及评定标准CJJ92-2002[M].北京:中华人民共和国建设部,2002.[2]耿为民.控制给水管网的漏损[J].城市公用事业,2005(2):17-18.[3]张义,路忠萍.中小城市供水管网渗漏治理[J].散装水泥,2004(6):52-53.[4]王翠萍.供水管网管材的选用[J].建材技术与应用,2005(2):36-38.[5]中国城镇供水排水协会.中国城市供水统计年鉴2009[M].北京:中国城镇供水排水协会,2010.[6]GoodwinSJ.Resultsoftheexperimentalprogrammeonleakageandleakagecontrol[R].TechniclaReportTR.154,Swindon,UnitedKingdom:WaterRes.Centre,1980.[7]ShridharY,SethDG,KellyB.Statisticalmodelsfortheanalysisofwaterdistributionsystempipebreakdatareliabilityengineeringandsystemsafety[J].ReliabilityEngineering&SystemSafety,2009,94(2):282-293.[8]LiouCP,Leakdetectionbymassbalanceeffectivefornormanwellsline[J].OilandGasJournal,1996,94(17):69-74.[9]DaliusM,JolmV,GustafO,etal.Pipelinebreakdetectionusingpressuretransientmonitoring[J].JournalofwaterResourcesPlanningandManagement,2005,131(4):316-325.[10]JungBS,KarneyBW.AsystematicexplorationofuncertaintyandconvergenceinversetransientcalibrationforWDSs[M].Anchorage,Alaska,UnitedStates:AmericanSocietyofCivilEngineers,2005.[11]LiD,HaimesYY.Optimalmaintenance-relateddecisionmakingfordeterioratingwaterdistributionsystems:1.Semi-markovianmodelforawatermain[J].WaterResourcesResearch,1992,28(4):1053-1061.[12]LuongHT,FujiwaraO.Fundallocationmodelforpiperepairmaintenanceinwaterdistributionnetworks[J].EuropeanJournalofOperationalResearch,2002,136(2):403-421.[13]高亚萍.供水管网漏损原因与控制措施的研究[M].天津:天津大学,2006.[14]住房和城乡建设建设部.中国城市建设统计年鉴2003[M].北京:住房和城乡建设部,2004.(下转第816页) 816复旦学报(自然科学版)第52卷况下,建议优先控制污染物排放总量较高的支流K,尤其是该支流上雨天溢流量较大、水量较差的污染排放口,从而在短时间内达到理想的污染物减排效果,并有效改善城市河网水系的水质.参考文献:[1]魏复盛.水和废水检测分析方法(第四版)[M].国家环境保护总局,水和废水监测分析方法编委会.北京:中国环境出版社.2002.[2]李家科,李亚娇,李怀恩.城市地表径流污染负荷计算方法研究[J].水资源与水工程学报,2010,21(2):5-13.EvaluationofTotalPollutionLoadfromUrbanRainwaterRunoff1,WANGHong-wu2,MALu-ming2,LIUYan1,HUJian3HANJing-chao(1.DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,FudanUniversity,Shanghai200433,China;2.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;3.ZhenjiangCityWaterIndustryCorporation,Zhenjiang212003,China)Abstract:Inrecentyears,massivedischargeofpollutantsfromcombinedandrainwatersewerhasposedseveredamagetotheaquaticenvironmentinmanycities.Basedontheaverageconcentrationmethod,anewmethodfortotalpollutionloadcalculationwasproposedthroughdividingtheurbanareasbywatersheds.Throughthismethod,thetotalpollutionloadinCityZwascalculatedas:25396,175.0,40.3,5718,2064and591.6tons,respectivelyforTSS,NH3-N,TP,COD,BOD5andTOC.Meanwhile,themainpollutiondischargesourcewasdiscoveredandsomesuggestionswereputforwardaccordingly.Keywords:rainwaterrunoff;combinedseweroverflow;initialrainwater;totalpollutionload櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅(上接第810页)LeakageSituationandControlSolutionofChinaWaterSupplyPipelineLUTao,LIUYan,LIJia,DONGXiao(FudanUniversity,EnvironmentalScience&Engineering,Shanghai200433,China)Abstract:Affectedbyagingpipeline,inadequatetechnicalinvestmentandineffectivemanagementsystem,theleakagerateofpipelineofwatersupplyenterpriseinChinaisgenerallyhigh.Itsbecominganurgentproblemforwatersupplyindustrytoreduceandcontrolthepipelineleakagerateaswellasimprovingwatersupplyefficiency.LeakagereasonbasedonthesituationofChinawatersupplypipelineleakageisanalyzed.Further,thereasonablecontrolsolutionoftheleakageviadrawingontheforeignexperienceisproposed.Keywords:pipelineleakage;controlsolution;waterlossrate'