供水管网漏损控制研究和实践
刘锁祥，赵顺萍，曹楠，刘阔
(北京市自来水集团有限责任公司，北京100031)
摘要：供水管网漏损是全球供水行业面临的共同问题和挑战。北京是世界上最缺水的大城市之一，为有效减少管网漏损，相对增加供水能力，北京市自来水集团持续实施精细化管网漏损控制并取得了显著成效。介绍了集团漏损的基本情况和国际对标分析结果。针对国内供水行业实际情况，提出了对国际标准水平衡表的修正方法并在北京市供水管网中进行了应用,重点介绍了集团近年来采取的漏损控制措施及成效，并对下一步漏损控制思路和方向进行了展望。
北京是世界上最缺水的大城市之一，人均水资源不足300 m3，仅为世界平均水平的1/30。由于北京市的快速发展、人口急剧膨胀以及水资源匮乏等因素影响，用水需求已逼近能力极限。实施精细化管网漏损控制，有效减少管网漏损，相对增加供水能力，既是节约水资源、缓解供需矛盾重要而可行的手段，也是提高企业经济效益、保障首都安全供水的客观要求。
为此，北京自来水集团有限责任公司(以下简称集团)近年来开展了与国际先进水平的对标分析、水平衡分析方法等技术研究工作，在此基础上制定和推进了各项漏损控制技术方案的实施,漏损控制取得显著成效。
1 集团漏损基本情况及对标分析
1.1 集团漏损率基本情况
2000年以前，集团漏损率一直控制在8%以内。2000年8月实行查表入户以来，由于总分表误差导致集团的供水漏损率大幅度上升，集团供水范围随城市发展不断扩大以及2005年以来实施的一户一表改造，使居民总分表误差导致的水量损失进一步增加。近年来，集团持续加大漏损控制工作力度，漏损率稳中有降,漏损率在18%左右。
1.2 国内漏损率情况
根据中国城镇供水排水协会出版的《城市供水统计年鉴》，对2005年以来我国32个省会城市的平均漏损率进行了统计
从总体看，集团漏损率一直低于同期全国32个省会城市的漏损率平均值。此外，国内大部分漏损率<15%的城市，查表到户的实现率比较低，部分城市六层楼以上由物业统一查表收费，避免了由于总分表带来的计量误差。
1.3 国际漏损率情况
根据相关资料，全球平均漏损率估计为35%。其中发达国家平均为15%，欧亚大陆平均为30%，发展中国家平均为35%。在欧洲国家中，东欧国家漏损率一般为40%，奥地利、德国、丹麦、荷兰等国漏损率在10%以下，其他欧洲国家漏损率约为17%~32%。美国平均漏损率为22%（2011年），澳大利亚墨尔本漏损率为9.3%（2013年），日本东京漏损率由1965年的18%降至2009年的3%。
1.4 国际对标分析情况
① 配水管线的管材特别是支线管材存在差距。集团支线管材大部分是镀锌管、钢塑复合管；发达国家支线管材大部分采用不锈钢和铜质管材。例如：日本东京都目前配水干线95%为球墨铸铁管，配水支线100%为不锈钢管。
② 计量范围存在较大差别。集团大部分居民用户已实施查表入户；发达国家一般以物业楼宇为管理单位，按居民用户总表计费。
③ 计量设备和信息采集方式存在差别。集团用户计量表具大部分为普通机械表（B级表），采用人工抄表方式；漏损率较低的发达国家用户计量表具大多为高精度水表（C级表），采用电话报数方式。
④ 漏损评价方法存在差距。国内目前仅以漏损率作为漏损控制的评定标准；发达国家按标准流程进行水平衡分析，将漏损水量分解为真实漏失和表观漏损，以利于有针对性开展漏损控制。
2 水平衡分析
2.1 标准水平衡表的修正
我国虽然规定了漏损率的计算方法及评定标准，但对如何确定各构成要素的影响程度，缺乏必要的分析方法。国际水协在考察了世界各国的供水情况后，根据供水系统水量平衡原理，制定了标准水量平衡表，清晰地定义了各部分水量，结束了之前漏损各组成部分不明确的状况。目前，国际水协的标准水量平衡表已经被很多国家的供水部门采用，并将其作为供水管网漏损控制工作的基本依据。
由于国内外管网运行管理情况存在较大差异，对标准水量平衡表的部分内容进行了调整和细化。一是摒弃了“表观漏损”这一难以理解的术语，而将计量误差单独拿出来作为一个大项，将窃水、用户拒查、水表漏立户等造成的损失统一归入“其他损失”。二是将真实漏失分为明漏、暗漏、背景漏失和水箱、水池的渗漏及溢流。修正后的水平衡表更符合我国供水企业运行管理实际情况，且各项概念更加清晰，不容易给人带来误解(见表2)。在表2的水量平衡表中，供水总量和收费合法用水量可根据计量数据直接计算，免费合法用水量主要是市政消防灭火及训练用水量，可通过向消防部门收集相关数据获得。其他免费合法用水量（如管线冲洗等）也可通过计量或估算方式获得。但在漏损水量的构成要素中，真实漏失、计量误差和其他损失均无法直接计算。
计量误差是由于各级计量表具之间的计量差值以及水表本身计量性能限制造成的水量损失，前者主要是居民查表入户后的总分表误差，后者主要是大用户水表的计量误差。通过开展总分表计量误差实验以及不同计量精度水表的串联实验，可以得到这两种因素的计量损失率,从而能够确定整个管网由于计量误差造成的损失水量。
真实漏失的估算则非常困难。目前我国一部分供水企业根据检测到的漏点数量、各个漏点漏水流量和存在时间的估计值来计算真实漏失。一方面，这种方法对各个因子的估计值存在很大误差，导致最终计算结果误差也很大。另一方面，该方法仅仅考虑了已经检出的管网漏点，实际上任何管网总是会存在很多未能检测到的漏点。检出的漏点越多，计算结果越接近于客观存在的真实漏失，但同时也会给人一种“检漏越多，真实漏失越多”的错觉。
尽管窃水、水表漏立户等其他损失的水量也无法直接获得，但供水企业可根据实际情况进行估算，并且其他损失水量占供水总量的比例较小（一般约为供水总量的1%~3%），估算结果存在的误差对水平衡分析结果影响较小。因此，在进行漏损水量构成要素的计算时，应将真实漏失作为计算的最后一项，用漏损水量减去计量误差和其他损失估计值之后得到。
2.2 计量误差实验研究
按照用户特点，对平房院、居民楼和单位用户（也称大用户）三部分分别进行计量误差分析，以确定各部分计量误差的影响程度。
大用户水表计量误差，由于计量技术及成本因素，出厂水计量一般采用精度为0.5%的流量计，用户计量采用B级普通机械水表，精度为2%~5%，由于始动流量及精度差异，不可避免地会产生计量误差。根据水表口径、月均用水量和用水特性的不同，选择具有代表性的大用户开展精度较高的C级表与目前在用的精度相对较低的B级表的串联实验。通过对实验结果的比较和分析，得出集团目前在用的DN40以上大口径水表计量误差率平均为4.32%。
总分表计量误差：通过对一户一表改造后的平房院以及居民楼房总分表计量差额的调查研究，一户一表改造后平房院总、分表的计量差额率为8.01%。查表入户后居民楼房的总、分表计量差额率为14.36%。
根据上述实验结果和各部分用水量占总用水量的比重，即可计算各部分计量误差对漏损率的影响程度。
3 漏损控制主要措施及成效
3.1 加大管网改造力度
2003年以来，不断加大实施管网消隐改造、一户一表改造、内喷涂等改造力度，使管网状况显著改善，几年来平均管龄一直维持在18~19年，管网处于相对稳定运行期，有效降低了管网漏损。
3.2 主动消除管网隐患
建立管网隐患综合检测机制，通过管网漏失预警系统，结合传统听漏技术，提高管网隐患主动检出率。2013年管网破损隐患主动检出率达到了近70%，近年管网事故持续以15%的比率下降。
3.3 实施管网精细化管理
3.3.1 分区调度
分区调度是指结合水厂分布和自然地面高程，将供水管网分为几个相对独立的供水区域，对每个大区通过调节和关闭管网现有阀门，分别实施供水调度并分别调控供水压力，从而达到整个管网经济运行的目的。在保证满足有效需求的前提下，对西南部田村山、东北部孙河和五厂供水区域采取相对独立的供水调度，实现了“一张大网、三个区域”的供水调度格局。
3.3.2 区域控压
区域控压是指对供水量>10×104 m3/d且相对独立的地区，采取关闭现有阀门、在区域入口增设压力控制阀等措施形成独立的供水区域，并根据用水情况实施压力调控。目前已累计建成望京、回龙观、亦庄等6个压力控制区。
3.3.3 小区计量
小区计量是指以独立计量区（DMA）技术为管理手段，将管网终端用户分割成封闭、相对独立的供水区域。目前已完成宝盛里、马连洼梅园等25处DMA试点区域建设，实现了区域漏失水平的量化评估和新增漏失的快速预警，并对压力较高的小区进行压力控制。
3.4 强化计量管理和营销质量控制
① 将各水厂配水泵机组及主要干管，全部安装了精度等级为0.5％的管道式电磁或超声波流量计并定期进行校准。
② 为减少表具计量误差导致的水量损失，将月均用水量>1 000 m3的大用户水表更换为高精度水表或电磁流量计并实现无线远传。
③ 开发营销业务移动网络工作平台（手持抄表系统），规范营销业务流程，实现营销业务全过程的监督控制。
④ 建立完善由班组互查、分公司抽查、稽查抽查组成的三级质量控制体系，开展了施工临时用水、洗浴用水、绿化和道路浇洒用水普查，加大对私接、偷窃水及欠费的收缴力度。
4 进一步开展漏损控制的思考
4.1 构建管网实时监测管理系统
完善管网压力、流量、水质的动态收集与管理，建立可监、可控、可分析、可管理的管网实时监测系统，实现真实漏失和管网窃水的及时监测和评估。
4.2 建设计量传递和责任考核管理体系
在建立从源头到龙头的全过程计量传递体系基础上，划分漏损责任考核区明确责任部门各自承担的漏损控制任务，通过激励约束机制，形成漏损控制指标逐级传递和共同承担的责任考核管理体系。
4.3 充实计量管理、漏损管理和营销服务队伍
① 整合计量管理体系与管理程序，研究从源头到用户不同属性的计量要求，形成一支计量方案选择、设计、管理、跟踪维护、校验、故障及周期更换为一体的计量管理队伍。
② 培养熟练掌握各种漏损控制技术应用的技术人员，培养漏损查找定位的技术工人，形成一支高效的漏损控制管理队伍。
③ 以质量控制为中心，以“应收尽收、应查尽查”为目标，形成一支高质量的营销服务队伍。
4.4 继续开展漏损控制技术的研究和应用
依托“十二五”水专项，针对漏损控制过程中普遍存在的关键、共性问题进行系统研究，提出适用于我国供水管网情况的水平衡分析方法；继续开展压力控制、DMA、管网水力模拟等技术研究，形成综合性产销差管理指南。
5 结语
通过构建1个系统（管网实时监测管理系统）、建设2个体系（计量管理和漏损目标责任管理考核体系）、充实3支队伍（计量管理队伍、漏损管理队伍、营销服务队伍）、应用4项技术（水平衡分析、压力控制、DMA、管网水力模拟）等技术和管理措施的实施，进一步推进漏损控制的精细化和智能化，实现节能降耗和管网优化运行。
（本文发表于《中国给水排水》杂志2015年第10期“述评与讨论”栏目）
