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1. 基于水量平衡分析的漏损现状评估方法 分区计量管理项目通过监控分析DMA 分区内流量、压力、水质、大用户用水等情况#xff0c;结合营业抄收系统的营…为充分发挥分区计量管理项目在漏损控制的效用应构建科学完备的应用体系如下图 分区计量应用体系
1. 基于水量平衡分析的漏损现状评估方法 分区计量管理项目通过监控分析DMA 分区内流量、压力、水质、大用户用水等情况结合营业抄收系统的营业数据和稽查数据形成水量平衡表建立完善的水量平衡分析机制对真实漏失、计量损失、管理漏损进行全要素管理与分析并结合每个DMA分区的漏损现状采用针对性的解决方案通过压力控制、管线探漏、维修维护、管网改造、营业稽查、计量管理等措施提高控漏成效。 水量平衡分析不仅适用于整个供水区域也适用于不同层级的分区计量区域。供水企业应根据《城镇供水管网漏损控制及评定标准》CJJ 92—2016相关要求做好水量统计工作和水平衡分析量化各构成要素的水量按年度进行分析。
分区计量水量平衡分析具体统计步骤如下
(1)统计系统供水总量通常见于一级DMA 分区或二级DMA分区供水总量包括自产供水量和外购供水量可通过流量计量设备直接获取数据。 一级DMA分区之间或供水企业与自来水厂之间用于贸易结算的流量计需定期比对校验计量设备的准确性和稳定性。在流量计安装时应在测流井内预留用于比对的直管段直管段宜采用不锈钢管比对时可采用便携式超声波流量计与在线流量计进行串接定期(一般每月或每季度安排一次)对2个流量计的瞬时流量、累积流量值进行同步比对通过定期比对动态掌握两者之间的相对误差值可分析判断在线流量计是否处于稳定的工作状态。 除定期比对外每年还应至少安排一次仪表的校验也可利用清水池液位进行校验其中一次仪表的校验内容主要为传感器电极对地电阻、励磁电阻、励磁对地绝缘、转换器模拟偏差等参数通过校验这些参数是否在标准范围之内评估仪表的准确性和稳定性。部分电磁流量计的检测标准可参考表1-1电磁流量计检测工具可见表1-2
部分电磁流量计的检测标准 表1-1
检测项目科隆标准威尔泰XEM标准偏差分析传感器电极对地电阻0.001~1M之间且两个电极电阻偏差小于或等于20%0.001~1M之间且两个电极电阻偏差小于或等于20%少于此范围排出管内流体再次测量如果仍然很低电极线路短路高于此范围电极接线断路或者电极污损如果差异极大电极接线断路或电极污损励磁电阻15~20015~200少于此范围励磁短路高于此范围励磁断路励磁对地绝缘≥20M不监测少于此值传感器进水或者线缆故障转换器模拟偏差≤1.5%≤3%
电磁流量计检测工具 表1-2
序号工具规格检测项目准确度等级1兆欧表摇表500v传感器励磁对低绝缘10级2万用表指针式电阻档传感器电极对地电阻传感器励磁电阻±1.5%3模拟信号发生器转换器信号模拟±1% 若存在比对、校验不合格的流量计应及时对流量计进行更换并根据比对的误差值及更换后流量计的运行数据对供水量进行纠正对没有计量的水量应通过便携式流量计临时测量或通过水泵曲线、压力和平均运行时间进行分析。
(2)统计收费计量用水量按营业抄收系统数据或记录进行统计计算。
计量计费用户的用水量抄见可通过固定抄表周期、抄见日期等方式实现抄见时间和供水量的统计时间保持一致。同时供水企业可对一级DMA分区的计费水表的抄准率、抄见率不定期地进行抽检并建立水量内外复核机制对异常水量及时安排复核以确保抄收数据的质量。 此外供水企业应按照国家对计量水表的强制检定周期要求对计量水表采取固定期限或动态周检相结合的管理模式对于公称口径小于或等于50mm且常用流量小于或等于16m³/h及用于贸易结算的水表只作首次强制检定限期使用到期轮换对于公称口径小于或等于25mm的水表使用期限不超过6年对于公称口径在25~50mm之间的水表使用期限不超过4年对于公称口径大于50mm或常用流量大于16m³/h的水表检定周期宜为2年用于贸易结算的超声波流量计检定周期不宜超过2年用于贸易结算的电磁流量计若其准确度等级为0.2级及大于0.2级在线检定周期应为1年若其准确度等级低于0.2级或使用引用误差的流量计在线检定周期应为2年。同时供水企业还应定期分析在装水表的配表合理性对存在大表小流量、小表大流量等现象的计量水表应及时进行口径优化若与用户协商存在问题也可采用水表类型优化对存在故障、堆压等情况的水表应及时安排维护确保计量可靠、抄见准确。
(3)统计收费未计量用水量可通过营业抄收系统估算水量也可临时装表估算用户用水量。针对未装表采用定量缴纳水费的用户可优先安排管线改造实行装表计量。针对新建工程因管道试压、工程质量验收等所产生的水量可作为计费水量列入工程成本。
(4)统计未收费已计量用水量可按计量或相关单位提供的数据计算。
(5)估算未收费未计量用水量需先细化未收费未计量用水量的组成部分然后可通过临时装表法、计量差计算法、经验公式法等方法测定估算水量。 对于供水企业因管道维护作业所产生的用水量可建立作业审批机制、过程监管机制和水量核算管理机制对实际产生的水量可采取经验公式法、临时装表法、计量差计算法测定。 对于市政公共消火栓可定期核定因消防救援等所产生的水量在条件允许的情况下宜采用装表计量的方式将该水量转化为未收费已计量用水量。
(6)估算表观漏损水量表观漏损分为非法用水量、计量误差、数据处理误差。非法用水量可与用户协商确定也可临时装表测定。计量误差和数据处理误差主要包括居民用户总分表差损失水量和非居民用户表具误差损失水量。居民用户总分表差损失水量可通过居民用户总分表差率和居民用户用水量求得计算公式见(1-3)。非居民用户表具误差损失水量可通过非居民用户表具计量损失率和非居民用户用水量求得计算公式见(1-4)。 ( 1-3 )
式中 Qm I——居民用户总分表差损失水量万m³
Qmr——抄表到户的居民用户用水量万m³
Cmr——居民用户总分表差率%。 ( 1-4)
式中 Qm₂——非居民表具误差损失水量万m³
QmL——非居民用户用水量,万m³;
Cmr——非居民用户表具计量损失率%。 (7)计算真实漏失水量真实漏失水量包括明漏水量、暗漏水量、背景漏失水量和水箱、水池的渗漏和溢流水量。漏水点可分为明漏和暗漏具体划分依据见本书第5章。单一漏水点的漏失水量计算公式见(1-3)明漏水量和暗漏水量之和的计算公式见(6-4)背景漏失水量的计算公式见(1-5)。水箱、水池的渗漏和溢流水量可通过观测评估的方式获取也可安装数据记录仪在预设的时间间隔自动记录水位还可关闭水箱、水池的进出水阀门进行跌落试验计算出溢流值。 ( 1-5)
式中 QL——漏点流量,m³/s; C₁——覆土对漏水出流影响折算为修正系数根据管径大小取值DN15~DN50取0.96,DN75~DN300取0.95,DN300以上取0.94。在实际工作过程中一般取 C₁1 ;
C₂——流量系数,取0.6;
A——漏水孔面积m²一般采用模型计取漏水孔的周长折算为孔口面积在不具备条件时可凭经验进行目测
g——重力加速度,取9.8m/s²;
H——孔口压力m一般应进行实测不具备条件时可取管网平均控制压力。 ( 1-6)
式中 QU——漏点水量,万m³; t——漏点存在时间s若漏水点为明漏则t取该漏水点自发现破损至关闸止水的时间若漏水点为暗漏则t取管网检漏周期。 (1-7)
式中 QB——背景漏失水量,万m³;
Qn——单位管长夜间最小流量m³/(km·h)在DMA样本区域开展检漏后测定
L——管网总长度, km;
T——统计时间,h,按1年计算。 通过上述步骤将统计计算出的各部分水量填入对应表格条目中建立水量平衡表通过将用水量按不同的使用途径进行细化追踪各部分水量的实际消耗即可计算出漏损水量和漏损水量占比进而实现科学合理的漏损评价分析。如对表观漏损进一步分析可以判断其产生的主要原因是非法用水或水表计量误差、数据传输错误抑或是数据分析误差进而可以为下一步工作开展提供方向。
2. 基于DMA的物理漏损研判方法
2.1夜间最小流量分析法 由于DMA区域的管网规模相对较小大多数DMA分区内不含有任何水库或主干管尤其是三级DMA分区其服务用户甚至可能仅为一个小区。因此在分析DMA 区域内的物理漏损时主要考虑区域内干管和用户支管的管道漏损水量。 若DMA区域内干管发生漏水则该漏水点在检出前其一天内的持续时间应为24h。若用户支管发生漏水则该漏水点在检出前其一天内的漏失水量应与用户全天需水量的变化趋势相吻合即早晚用水高峰时段漏失水量较多夜间用水低峰时段漏失水量较少。基于上述两种漏损情况的特性可以通过分析夜间最小流量(Minimum Night FlowMNF)的变化判断该DMA 区域是否存在流量异常。图6-8为典型居民生活用水的DMA 区域流量变化曲线图。 夜间最小流量是一个周期内的最小流量通常情况下以24h为一个周期。夜间最小流量常见于凌晨200~500之间。如图2-2所示在该时段内用户用水量在一天中最小而漏失水量在用水量中的占比最大。因此可以通过每日分析夜间最小流量的方式间接判断漏失水量的变化情况估算漏失水量。值得注意的是尽管在夜间时段用户需水量相对较小,但也应考虑少量的合法夜间流量(Legitimate Night Flow,LNF),如冲厕、洗衣机用水等。 通过估算合法夜间流量可以计算出净夜间流量(Net Night FlowNNF)即夜间漏失水量计算方法见式(2-1)
净夜间流量夜间最小流量-合法夜间流量 (2-1)
若DMA区域内水表安装率达100%则可通过计量该DMA区域内每小时所有非住宅的夜间流量和部分(如10%)住宅水表记录水量的方法估算合法夜间流量。若DMA区域内水表安装率未达100%供水企业需先对该DMA区域内的所有住宅和非住宅用户进行调查确定每个用户类型(住宅、商业、工业及其他类型用水)连接的支管总数量然后结合其他DMA区域的数据估算出每个用户类型的夜间流量系数再乘以每个类型的支管数量即可估算出该DMA区域的合法夜间流量。 图 2-2 小区DMA区域流量变化曲线图
2.2新增漏损预警法
通过分区计量管理系统对DMA分区的流量、压力、水质等参数进行长期监测能较为及时准确地预警新增漏损缩短漏点的感知和发现时间辅助指导人工检漏提高检漏工作效率在一定程度上预防或避免管道爆漏事故发生保障供水管网漏损维持低位水平。当DMA区域内出现水量异常时可采用新增漏损预警法如图2-3所示。
新增漏损预警法的具体实施步骤如下
(1)确认同一时间段是否有管网作业如停水作业、冲洗作业等。
(2)查看同一时间段远传大用户的水量变化情况结合比较系统及大用户水量的变化趋势观察变化量是否一致。
(3)查看与计量分区相关的各个进出口流量计的数据主要查看流量计的数据是否完整、计量是否异常。同时查看相邻片区的水量变化是否出现同步增减若同步增减则可能是相互转供的流量计出现了计量问题如数据缺失或表计故障。
(4)核实是否有分区边界阀门打开或者有新建的管线连通。
(5)排除上述因素若DMA区域内的夜间最小流量及日供水量持续偏高应及时安排检漏排查核实是否由管道漏水引起漏点查明修复后应观察夜间最小流量及日供水量是否恢复正常水平。
2.3 基于DMA和噪声监测的渗漏预警技术 通过上述两种应用可以评估DMA区域内的漏损现状发现漏损异常现象缩短发现时间但无法实现漏水点的定位。因此为解决这一问题国内外供水企业不断实践探索通过在成熟的分区计量管理项目上有机结合渗漏预警技术形成分区预警系统实现了控漏模式“由面到线”的深化化被动堵漏为主动控漏。 分区预警系统以噪声监测设备的管网噪声数据为基础应用供水管网漏水噪声的大数据识别技术和相关定位技术实现对管道漏水点的准确定位并结合系统工单流程实现漏水点的高效响应和处置。 同时通过结合分区计量的管理应用可有效检出DMA区域内难以发现的小背景漏失和人工难以听到的疑难漏点推动人工检漏与科技检漏无缝衔接实现对管网漏水噪声、管道流量、管网压力的全方位综合监测建立精细化的主动控漏工作机制构建完整的供水管网渗漏预警体系及时发现并处置漏点隐患提升管网安全预警能力和信息化管理水平降低漏损量预防爆管对保障城市安全供水发挥积极作用。
2.4基于DMA和智能调度的分区控压技术 绝大多数爆管事件的发生不是因为管网压力过高而是因为持续的压力波动促使管道不断膨胀和收缩最终导致管道破裂。因此通过对供水管网实行科学合理的压力调控平衡管网压力可以保障供水管网安全稳定运行减少爆管事故的发生延长管网使用寿命。同时因为漏水点的泄漏速率与管网压力呈正相关关系所以可以通过控压的方式减少背景漏失水量和难以检出的漏点漏失水量。 分区控压系统以管网压力监测点采集上传的压力数据为基础应用水力模型技术对供水管网进行实时模拟运算可以有效缩短管网异常事件的报警时间辅助人工决策提高事件定位的精确度如图2-3所示。 图2-3 基于分区控压的事件预警及辅助决策 同时结合分区计量的管理应用通过在管网压力较大的DMA区域安装减压阀或智能压力管理阀以分区控压、按需调压的方式实现“高峰不低低峰不高”稳定区域内供水管网的压力波动减少水锤等破坏性事故的发生。如图2-4为分区控压、按需调压示例图。 图2-4 分区控压、按需调压示例图
