供水管网分区计量在环状供水管网系统中的运用

刘宏亮

西安市政设计研究院有限公司 陕西省西安市 710000

摘要：通过供水管网分区计量(DMA)在实际工程中的合理运用，将整个环状供水管网系统划分为若干个小区域，利用智慧水务系统实时掌握现状供水管网系统水量、水压的变化，并对变化进行分析来定量泄漏水平，从而使工作人员更准确的决定在何时何处开展检漏更为有利，并进行主动漏损控制。

关键词：供水管网；分区计量；智慧水务；管理 

DMA utilized in ring-like water supply pipe network system

Abstract: The rational application of DMAin the practical engineering,pided the whole water supply pipe network system into several small areas,used the Smart Water Platform in mastering the changes ofwater quantity and water pressure of the currentring-like water supply pipe network system, and analyzed the changes to quantitative leak level,it would be more advantageous for staff to decide more accurately when and where to conduct leaks, and perform active leakage control.

Keywords: water supply network; DMA; Smart Water Platform; management

引言

目前，我国多个城市现状给水管网设施陈旧，通过净水厂净化后的优质饮用水，在输送过程中大量漏失，浪费了城市供水系统中的取水、处理和输配的成本费用，此外，若管道出现漏损而长时间未被发现，则会影响建筑物和路面交通的安全，严重时会造成人员伤亡和物资损失，影响城市的工农业生产和人民生活。国务院颁布的《水污染防治行动计划》（简称“水十条”）提出，到 2020 年，全国公共供水管网漏损率控制在 10%以内。在全国严重缺水的现实情况下，急需解决城市供水管网漏损问题。

同时，我国多个城市水司对现状供水管网及相关供水设施缺乏系统、科学、高效的管理，迫切需要以更加精细和动态的方式管理水务系统的整个生产、管理和服务流程，并做出相应的处理结果辅助决策建议。“十三五”期间，水务企业面临着适应经济新常态的重大挑战，面对“生态文明建设”、“云物移大智”技术应用日益广泛,提高运营决策效率需求更加迫切的发展环境，信息化必然成为水务企业迅速发展的有力工具。

为保证供水可靠，供水管网分区计量与智慧水务的建设势在必行。两者相辅相成，缺一不可。

1供水管网分区计量的含义

供水管网分区计量（Districted Measuring Area,DMA）是控制城市供水系统水量漏失的有效方法之一，DMA被定义为供配水系统中一个被切割分离的相对独立区域，通常采取关闭阀门或安装流量计，形成虚拟或实际独立区域，利用进口流量计对该区域的流量进行计量，通过流量分析来评估漏损水平。

2 DMA分区原则

要实现对城市供水管网的DMA分区管理，需要对DMA分区进行合理规划。根据分区管理应用方面的实践，DMA的分区规划应满足以下原则：

（1）合理划分DMA分区的大小。DMA分区的大小通常以用户数来衡量，这也是进行分区规划时要考虑的首要因素。根据国内、外的经验，DMA分区的大小一般以覆盖500～3000户为最佳，一旦用户数大于5000，从夜间流量数据中区分出较小漏损就会变地非常困难，进而造成漏损监测水平降低。但是考虑到技术运用的经济性，DMA分区也不宜划分地过小。

（2）保持管网的完整性。为了便于DMA分区管理和减少管线改造，在进行DMA分区规划时，要对DMA分区边界进行合理确定，即保持DMA管网的完整性。

（3）控制高压区的压力。在高压区域设置DMA时，要对水压进行合理控制，以尽量减少管网负荷和漏损水平。

（4）分区流量计的选择宜遵循“一级可靠、二级稳定、三～五级精准”的原则。

（5）配套完善智能抄表系统。对用量较大、住户入住率高的小区计量水表实时远传监测，对小流量的逐步安装数据记录仪，固定周期进行人工抄表并导入计量管理系统，为分析管网漏损提供依据。

（6）保障水质。因为采用DMA分区管理技术时可能需关闭DMA边界上的部分阀门，这可能造成管网末梢产生较多“盲肠”，进而形成“死水”。因此，必须采取有效措施来应对死水对管网水质的影响。

（7）合理增设压力监测点。城市供水管网压力监测系统是管网优化调度的重要基础，合理的压力点数目和位置能最大程度的采集反映管网压力分布状态实时的变化，对给水管网的调度优化、爆管定位、控漏及后期的水力模型等有着重要作用。

（8）优化管网运行工况。DMA分区规划还应对管网水压等运行工况信息进行考虑，尽量达到通过设置DMA来优化管网运行工况的目的。 

3供水管网分区计量在环状管网中的应用

本项目位于陕西省某市，现状给水管道大部分于2000年前后设计建设，现状给水管网及其配套设施建设运行时间较长，输配水过程中存在“跑、冒、滴、漏”现象，部分阀门失去控制功能，遇到城区供水抢修时，无法实现区域性停水控制，导致整个城区大面积停水。根据榆林高新区供排水公司反馈信息，目前高新区水厂供水量约1100万吨/年，管网漏水率约为12%。本工程最终采用供水管网分区计量，以解决现状供水管网漏损问题，便于管理部门进行分区计量及管理维护。

（1）现状管网环状供水变为枝状供水

我国城市供水管网多为环状供水，环状网中任一管段损坏时，可以关闭附近的阀门，然后进行检修，从其它管道转输的水可供应用户，增加用水的可靠性。但无法形成切割的分离的相对独立区域，转输流量会影响供水管网分区计量的准确性。

故首先需将现状管网环状供水变为枝状供水。通常可在现状次干管、支管供水管网上增设智能电动阀门（常闭阀），在关闭部分阀门后使供配水系统形成多个分离的、相对的独立供水区域（枝状管网）。当发生火灾、事故时，由智能水务系统发出指令开启阀门，使枝状供水恢复为环状供水，保证消防、事故工况的供水需要。

（2）对各个独立的供水系统进行监测

在各个独立的计量系统进口处增设智能电动阀门，每套阀门配蓄电池电磁流量计、智能水压、水质监测仪表（均配远程传送装置），对每个区域的流量可以持续监测，及时将系统流量和压力的变化传送到智慧水务平台，通过对流量、压力、水质的数据分析，能够迅速识别和修复破损的管道产生，可以较为精确的评估区域漏损水平。同时，通过管理单个或一组DMA的压力，可以使供水管网以最优化的压力水平运行。

图2.1 供水管网改造示意图

图2.2 计量系统改造示意图

智能流量计：材质可选用玻璃钢（或不锈钢），与管道（或管件）采用焊接（或法兰连接），额定工作压力不超过1.6Mpa，供电电源配备为蓄电池（电池使用时间24个月，每3个月检查一次）及太阳能蓄电池或市政交流电，适用工作环境温度为-40～+75℃，防护等级IP66,响应时间0.5s，灵敏度0.003m/s。

智能水压监测仪：可对管网压力进行定时/实时监测，压力越限进行自动报警，保障供水压力平衡。智能水压监测仪表材质可选用不锈钢，电源配备为蓄电池（电池使用时间24个月，每3个月检查一次）或市政交流电，适用工作环境温度为-20～+80℃，防护等级IP67,量程0-2MPa，采集速率1-60s/次（可设）。

目前，国内多数供水公司优先使用流量-压力一体化电磁式水表，能够同步采集流量、压力数据，额定工作压力不超过1.0Mpa，材质可选用304不锈钢，与管道（或管件）采用法兰连接，适用工作环境温度为-25～+55℃，超低始动流速5mm/s(正常测量模式)，精确测量夜间最小流量，防护等级IP68,双供电方式，锂电池使用寿命较长(不小于6年)，可在恶劣环境下长期运行。

水质监测仪：主要设置于枝状管网末端，智能水质监测仪可用于水质固定在线监测或便携移动分析，覆盖范围更广，所监测的水质标准设计科学、合理，且安装、运行维护操作简单。智能水质监测仪电源配备为市政交流电，可连续测量水中余氯、酸碱度。

（3）建设智慧水务

智慧水务平台可以通过流量计、智能水压、水质监测仪表，对系统中压力、流量、水质等参数的在线采集，借助以人工智能为核心的分析手段对供水系统状态进行认知和决策，进而通过阀门、泵站等设施实现供水系统的工艺优化运行、漏损控制、节能调度、水质安全保障等控制过程。

4供水管网应用DMA分区管理的意义

（1）改变了传统管网漏损控制方法

传统的管网漏损控制工作主要依靠采用声波技术进行检漏，这种方法在很长的一段时间内都发挥了显著的成效，但从过程和方式来看，这种方法属于被动式的漏损控制方法，对漏水点不能做到及时发现，而这就会造成泄露时间延长和水损增大。同时，随着供水管网的不断扩大，人工检漏的盲目性愈发明显，不仅工作效率较低，而且也造成了人力和物力的浪费。在这种情况下，DMA分区管理方法的引入使得上述问题的解决迎来了曙光。

（2）建立了实时在线监测控制系统法

经过绍兴水司等一些成功的经验验证，采用DMA分区管理技术可以达到更好的控制管网漏损的目的。具体而言，通过新增阀门对城市供水管网进行合理分区并安装流量计，进而达到对各区供水管网内流量进行在线监测的目的。在这基础上，结合统计和分析夜间最小流量。夜间最小流量法（MNF）是计算2点-5点之间的夜间进水流量的最小值。此时大部分居民已经休息，除了部分晚归者以及夜间冲马桶等用水外无其他用水。因此在此时间段内的最小用量最接近真实漏损量。应用夜间最小流量法就能快速精准地定量各区漏损水平和方向，甚至可以对严重漏水部位进行精确定位。 

（3）持久稳定地实现漏损控制目标 

DMA分区管理的实时在线监控系统，可以实现对漏损情况的及时发现，这也可以为检漏队伍提供有效的指导，使检漏工作变得更有针对性。此外，因为应用DMA分区管理技术对水损情况进行在线监测，所以就能不断地升级漏损控制目标，进而达到持久稳定控制漏损的目的。 

5结论

近年来，国内、外的成功经验已经证明，DMA分区管理技术是一种有效的漏损监测技术，同时更是一种先进的供水管网管理模式，是未来供水管网计量管理发展的主要趋势。例如，绍兴市自来水有限公司所辖供水管网漏损率从20％以上下降到4％以下，产销差率下降到5％以下，水费回收率99.99％，管网压力综合合格率100％，管网水质综合合格率100％。作为供水管理部门来说，运用DMA分区管理技术既要借鉴成功的验，同时还要充分考虑当地实际管网的特点和运行工况，做到合理规划、合理建设和合理运用，进而充分发挥出DMA分区管理技术的优势。

参考文献

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