供水管網(wǎng)的泄漏及壓力管理

1、供水管網(wǎng)的泄漏及壓力管理第22卷第18期2006年9月中國給水排水CHINAWATER&WASTEWATERVo1.22No.18Sep.2006供水管網(wǎng)的泄漏及壓力管理林守江,沈鋼,彭慧(1.天津市嘉信測控工程 ,天津300204;2.天津天保公用設(shè)施 ,天津300461;3.中國市政工程華北設(shè)計研究院,天津300074)摘要:通過壓力管理減少供水管網(wǎng)泄漏損耗是近幾年在國外出現(xiàn)的新理念,它有效地解決了供水管網(wǎng)漏損這一棘手問題.對管網(wǎng)壓力的控制可以有效地避免管網(wǎng)中不必要高壓力的出現(xiàn),減少爆管事故的發(fā)生進而降低漏損率.筆者介紹了壓力管理的概念及實現(xiàn)方法.關(guān)鍵詞:供水管網(wǎng);漏損控制;壓力管

2、理中圖分類號:TU991.2文獻標(biāo)識碼:C文章編號:10004602(2006)18008603ManagementoftheLeakageandPressureofWaterSupplyNetworksLINShou-jiang,SHENGang,PENGHui(1.TianjinGeniusSuyandControlEngineeringCo.Ltd.,Tianjin300204,China;2.TianjinTianbaoPublicServicesCo.Ltd.,Tianjin300461,China;3.NorthChinaMunicipalEngineeringDesign&

3、;ResearchInstitute,Tianjin300074,China)Abstract:Toreducewaterlossinwatersupplynetworksthroughmanagementofleakageandpressureisanewwayinforeigncountriesinrecentyears.Itsolvestheknottyproblemofhighwaterlossinnetworks.Pressurecontrolofthenetworkscanavoidpresentexcessivehighpressure,thusreduceaccidentofp

4、ipeburstandthelostrateofpipelineleakage.Thisarticleintroducestheconceptsandactualizingmethodsofpressuremanagement.Keywords:watersupplynetworks;leakagecontrol;pressuremanagement供水管網(wǎng)的漏損很早就成為供水公司生產(chǎn)運行管理的一大難題,即使在具有良好基礎(chǔ)設(shè)施和管理經(jīng)驗的發(fā)達國家也是如此.漏損率可以直接反映出供水管網(wǎng)的設(shè)備及管理水平.根據(jù)建設(shè)部信息中心的統(tǒng)計資料,2001年我國供水管網(wǎng)的漏損率高達16%.現(xiàn)實的情況往往是,通過

5、檢漏,修補漏水點,管道的供水壓力升高,繼而又出現(xiàn)新的漏水點,這固然與管網(wǎng)的陳舊老化狀況有關(guān),但即便在管道較為完好時,若壓力在特定時段有較大的上升,也會導(dǎo)致管道不能承受而產(chǎn)生新的漏點甚至爆管.通過對管網(wǎng)壓力的控制可以有效地控制管網(wǎng)中不必要高壓力的出現(xiàn),進而減少爆管事故的發(fā)生.此外,在同等程度的泄漏點,管道的運行壓力越高,造成的漏損就越嚴重.所以說通過壓力管理的實施,可有效地打破補老漏出新漏的惡性循環(huán),達到減少輸水管網(wǎng)的漏損率,保護水資源,提高企業(yè)的經(jīng)濟效益的目的.1城市供水管網(wǎng)漏水的原因通過調(diào)查分析,管網(wǎng)漏損的原因主要有:管網(wǎng)現(xiàn)狀許多研究證明,管網(wǎng)陳舊老化,閘閥,消火栓漏水,埋設(shè)條件變化而導(dǎo)致的

6、過大載荷或無法承受的壓力,都會給管網(wǎng)造成不同程度的損壞.另外,管材種類多,質(zhì)量參差不齊,施工質(zhì)量不達標(biāo),設(shè)計不合理?86?第18期林守江,等:供水管網(wǎng)的泄漏及壓力管理第22卷以及工程監(jiān)督不嚴都會成為降低管網(wǎng)質(zhì)量的因素.管網(wǎng)系統(tǒng)的服務(wù)壓力管網(wǎng)壓力是影響輸配水漏損率的重要因素.它不僅影響地下管線的漏損量,同時也影響爆管頻率.一般情況下,山區(qū)的管網(wǎng)泄漏量要比平原地區(qū)的高一些.服務(wù)年限和管網(wǎng)的類型管網(wǎng)的服務(wù)年限長可能導(dǎo)致漏損量和爆管頻率增加.有報道指出,我國管網(wǎng)服務(wù)年限在50年左右則其漏水量為30%左右,如果采取了積極的補漏措施,其漏水量為20%左右,否則其漏水量可高達45%.而國外供水企業(yè)其管網(wǎng)服務(wù)

7、年限為2025年的漏損率僅為2%;即使沒有采用漏水控制措施,最大也只有15%,這表明管網(wǎng)的服務(wù)年限是影響漏損的重要因素.在管網(wǎng)嚴重老化的狀況下,為了保證正常供水不得不提高干管的服務(wù)壓力,從而進一步導(dǎo)致干管的漏損量增加.2壓力管理的概念按照建設(shè)部對供水行業(yè)提出的標(biāo)準(zhǔn),供水管網(wǎng)的漏損率必須控制在12%以內(nèi).要達標(biāo)就必須加強輸送管網(wǎng)的泄漏控制工作,而在滿足用戶需要的前提下改變管網(wǎng)的壓力,是減少輸送管網(wǎng)漏損最為快速,有效的方法.壓力與泄漏管理的策略基本內(nèi)容包括:重新規(guī)劃調(diào)整各個管理區(qū)的網(wǎng)絡(luò)布局,達到性能優(yōu)化的目的;不間斷地進行檢漏以及管網(wǎng)的維修,使管網(wǎng)處于相對完好的狀態(tài);通過加裝調(diào)壓設(shè)備,在保證正常供

8、水的前提下,根據(jù)用水量調(diào)節(jié)管網(wǎng)中的壓力,使管網(wǎng)處于最優(yōu)的壓力條件下運行.通過管網(wǎng)壓力管理的實施可以帶來很多好處.其一,當(dāng)壓力減至200kPa可以將主干管的爆管事故率降低50%以上.對于供水管網(wǎng)來說,這能節(jié)省巨額維修費用,以及因維修對交通等造成的影響.其二,廣大用戶可以得到更為穩(wěn)定的供水服務(wù),也就是居民的水壓在用水高峰期和非高峰期具有相同的水壓,用戶浪費水量減少.其三,持續(xù)的壓力管理可以有效地延長管道的使用壽命,使供水公司的管網(wǎng)資產(chǎn)得以有效利用,取得更好的經(jīng)濟效益.現(xiàn)已廣泛使用的減壓閥可以很好地降低某些高壓區(qū)域的管道壓力,在管道的關(guān)鍵部位使用壓力控制器,在最大限度節(jié)約用水的同時不會給用戶帶來明顯

9、的用水中斷.其結(jié)果是對整個供水分區(qū)設(shè)置一個臨界壓力,使得管網(wǎng)通常處于比大多數(shù)時間所需求的壓力高一些的狀況下運行.3壓力及泄漏管理的實施案例3.1金海岸管網(wǎng)減壓的成功案例根據(jù)2001年澳大利亞供水協(xié)會的統(tǒng)計,澳大利亞全國平均水流失量為總供水量的9.6%.面對在輸送管網(wǎng)的水源處要增加壓力的需求,減少輸送管網(wǎng)的水流失已成為降低成本的一種管理方法.WideBay供水公司針對金海岸的具體情況提交了一個壓力及泄漏管理的實施策略計劃案,計劃的關(guān)鍵在于根據(jù)管理分區(qū)需求(DMZ)對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行重新設(shè)計,進行漏點檢測并對漏水處進行維修,進而降低管網(wǎng)的輸送壓力.為了證明計劃的可行性,市議會決定實施第一個DMZ計劃案

10、,驗證該方案的可行性.試驗期間(2003年9月一2004年1月)采取的措施及相應(yīng)的水壓變化見表1.日最小流量變化情況見圖1.試驗初期(2003年9月)平均消費水量為2798m/d,結(jié)束時(2004年2月)消費水量降到2190m/d,水量大約減少了22%.在整個城市應(yīng)用壓力與泄漏管理策略后約有2610113/d的節(jié)水潛力.表1試驗期間的水壓變化Tab.1Waterpressurecll|mg髑duringtest日期采取的措施壓力/kPa日期采取的措施壓力/kPa2003年8月泄漏及壓力管理試驗實施之前520700安裝流量控制器,最大5502003年9月安裝減壓閥(固定出口壓力)最大650200

11、3年12月根據(jù)用水量自動調(diào)節(jié)壓力最小340調(diào)節(jié)減壓閥設(shè)置最大5502003年10月最大5202004年1月優(yōu)化流量控制器的工作參數(shù)(固定出口壓力)最小280?87?第18期中國給水排水第22卷f嘲嘣皿半明j./Us平均平均3.44L/s3_25L/s再調(diào)節(jié)參數(shù)維修完成艦2004-01-28.人口壓力fMNF控制安裝/2壓力004模-0-調(diào)節(jié)08/取得最小流差20o39一l6壓力控制安裝200312一Ol圖1試驗期間日最小流量變化Fig.1Daffyminimumflowchangesduringtest3.2英國博內(nèi)茅斯管網(wǎng)實現(xiàn)泄漏控制英國的博內(nèi)茅斯供水管網(wǎng)的壓力控制項目,采用壓力調(diào)整控制器,

12、達到并保持在ELL(泄漏的經(jīng)濟水平)泄漏水平的良好效果.這些控制器確保輸送管網(wǎng)中減壓閥輸送出的水壓更為接近供水量的需要,它既可以在高用水量時開大閥門允許流過較大的流量,也可以在用水量小的時段內(nèi)關(guān)小閥門到某一程度.也就是說當(dāng)夜晚需求降低時管道中壓力就會下降,因此可以通過減小管網(wǎng)中已存在的漏點處水的流速,達到降低漏損實現(xiàn)節(jié)水的目的.這種方法已經(jīng)產(chǎn)生了一些顯著的效果.安裝一個控制器,就將前一晚上管道中泄漏的水量幾乎減少了一半,泄漏速度從9.5L/s降到5L/s.顯然,這個結(jié)果為在整個管網(wǎng)的54型減壓閥上安裝壓力調(diào)整控制器提供了信心.實施后,夜晚管道泄漏量明顯減小.對于季節(jié)性的需求變化,以前在需求高峰

13、期不得不根據(jù)需求改變壓力設(shè)置.全自動的減壓閥控制器能夠根據(jù)需求的變化改變輸出壓力,并打算應(yīng)用遠程數(shù)據(jù)查詢功能.通過現(xiàn)有的減壓閥可完成壓力和流量的數(shù)據(jù)記錄,但需要工程師到每個記錄器安置點獲得數(shù)據(jù).若采用遙測方式與辦公室建立連接通路,則可大大節(jié)省人力.因此,使用泄漏調(diào)節(jié)裝置能夠節(jié)省費用和人力.利用流量計可以監(jiān)視DMA分區(qū)供水情況,在分區(qū)內(nèi)已經(jīng)安裝了自動遙測裝置,同樣可以使用通訊手段完成壓力控制器的通訊功能.盡管將來會使用GSM通信手段,所有這些改良的通信和控制器可以幫助分析泄漏,管理用水需求,以便更好地完成需求服務(wù).經(jīng)過相應(yīng)的試驗,試驗區(qū)內(nèi)平均日用水量大約減少了20%以上.當(dāng)在整個城市推廣壓力與泄漏管理策略時,實現(xiàn)的節(jié)約用水量應(yīng)是相當(dāng)可觀的.4結(jié)語供水管網(wǎng)泄漏和壓力管理的概念和實踐在我國才剛剛開始.結(jié)合我國的供水實際,開發(fā)出適合國情的管理模式,設(shè)備配套方案以及壓力管理的參數(shù)模型十分緊迫也十分必要.在當(dāng)前廣泛應(yīng)用的變頻調(diào)壓設(shè)備基礎(chǔ)上,結(jié)合自動控制,遠程數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),GIS管理信息技術(shù),數(shù)據(jù)庫軟件管理技術(shù),建立一套安全可靠,簡單實用,方便靈活的泄漏和壓力管理系統(tǒng),在技術(shù)上是完全可行的.其中,借助當(dāng)前廣泛應(yīng)用的公共無線通訊網(wǎng)絡(luò)