计量小区（DMA）管理技术在城市供水节水中的应用

代影君，任 崇

（辽宁省水文水资源勘测局，辽宁 沈阳 110003）

供水管网系统的渗漏是城市常年存在的问题，实现供水节水主要是通过把供水中的渗漏控制在节水和经济合理的范围内。2002年国家颁布了行业标准《城市供水管网漏损控制及评定标准》，规定城市供水企业管网基本漏损率不应大于12%。但是多数城市的管网漏损率都超过20%，有的甚至达到40%，辽宁的多数城市管网漏损率就在30%以上。传统的管网渗漏探测都是被动探测，是在被报告已经发生明显的渗漏后才开始进行探漏维修，中英合作水资源需求管理项目提出了基于主动渗漏控制政策，建立城市供水管网GIS信息系统，在设计计量小区管理的基础上，利用管网模型，减少供水系统的漏损的供水节水技术。

主动渗漏控制通常基于区域计量，区域计量是指建立确定的水力区域、计量流入其中的水量，并在适当情况下计量流出水量。这些地区被称为计量小区（DMA），这是一种管理工具，计量小区允许使用结构化方法确定渗漏水平，并对每个计量小区（随后对整个供水管网）的无收入水量进行分析。

1 计量小区设计与建立要求

1.1 设计要求

计量小区设计从评价可用管网数据开始，数据质量将决定设计过程从何种程度开始。计量小区的规模必须便于管理，但需要包括足够的管网连接，以支持建设成本。计量小区需要对住户计数，以确定小区管网连接数量。但同时计量小区越大，开展渗漏探测所需的时间也越长。因此，国际上一般认为一个计量小区内科学的管网连接数量应该在1000～5000个之间。

计量小区必须确定边界，例如：河流、主路、铁路等。计量小区安装的流量计应当能够测量满足需求的充足流量，而且也应当能够测量夜间通常出现的低流量。必须严格检查建立每个计量小区所带来的影响，以确保不对计量小区内部或外部用户的供水服务造成有害影响。必须确定每个计量小区入口处的可能的流量范围，从而确定水表的大小以精确测量最小和最大流速。应当在建立计量小区时，尽可能少地关闭阀门。必须对每个计量小区进行测试，以确保在需求高峰期有足够水压。

1.2 建立要求

在建立计量小区时，必须通过在实地检查成功隔离小区的相关数据来校验计量小区的设计。需要确认隔离每个计量小区时所需的阀门，即边界阀门，及其水密性。应当在实地和通过与自来水公司操作人员协商确认管网连接。

必须提前安装水表，检查测量流入水量的水表安装位置，以确保其位置合适。

应当在计量小区边界以内和以外安装压力采集器，以监测可用水压。

必须关闭边界阀门及入水口处的控制阀，以保证计量小区可以成为独立水力区。然后通过完全打开消防龙头或其他装置来模拟计量小区内的高峰需求。采集并报告重要位置的压力，这一测试旨在示范将计量小区设为独立区域并未减小其内部的有效可用水压。

在成功测试之后，在入水口处安装永久性水表，并且采集数据以表明流量和压力。

2 计量小区数据记录和分析要求

要定期对计量小区进行分析，以确定渗漏量和无收入水量（供水管网中的水量减去开具帐单和付费的水量）。

2.1 相关数据

通过数据采集器下载计量小区流量以获得供水量数据，根据用户水表读数可以获得开具帐单的水量数据。

2.2 夜间最小流量和夜间净流量

流量数据最重要的是测量最小流量，通常最小流量出现在夜间。这一测量数据被称为夜间最小流量（MNF），以此来计算渗漏水平。由于夜间家庭用水量很小，如果住宅区的最小流量较大，那么通常是存在渗漏。因此，在出现较高的夜间流量时，应当确定其原因。

当然，夜间最小流量也确实包含一些合理的耗水和一些特殊情况下的耗水量。通过实地调查，可以获得平均合理耗水量。在没有实地数据的情况下，通常假设合理耗水量为 2L/（户·h）。

夜间最小流量减去平均夜间耗水量就可以得出可能渗漏量指标。可以将所有计量小区的渗漏水平进行对比和排序，然后对渗漏水平最高的计量小区调查其原因 。

3 辽宁省北票市计量小区设计建立与监测

3.1 设计建立

根据国际公认的计量小区设计标准并结合北票市实际情况，项目确立了天缘和七彩虹社区为试点计量小区。

天缘和七彩虹社区由二工村泵站供水。可以通过关闭新安装的阀门，将天缘社区和七彩虹社区隔离，而且只需要用这个阀门就可以将天缘社区与供水网络的其余部分隔离。

计量小区建立的工作包括：建造三间流量计室 、安装超声波传感器（测量流量）和压力传感器、安装3个阀门；一个用于隔离天缘和彩虹社区，另外两个用于隔离天缘社区延伸出来的未计量的主管道。

3.2 监测和分析

由于缺水，天缘社区和周边社区的供水情况复杂，任何社区都没有24h持续供水，二工村泵站对5个社区轮流供水。

项目组制定了控制二工村泵站供水的计划，为天缘和七彩虹社区提供48h持续供水。对于最后24h，只对天缘社区供水。持续供水是为了创造一个需求被满足的状况。这样，在夜间进行流量测量可以获得天缘计量小区的夜间最小流量（MNF）。

2007年7月19日夜间，项目组对天缘社区的流量和压力进行了测量。

根据地点1测出的流量（流入天缘社区的总流量），最小流量出现在7月19日凌晨2:46。利用这一时间的流速和地点2，3的流速可以确定最小夜间流量（MNF）。地点2和3的水表测出了流出计量小区的流量。

2007年 7月 19日凌晨 2：46测出的最小夜间流量（MNF）如下：

计量小区流入量(水表1)=75.3m3/h；

计量小区流出量(水表2)=4.0m3/h；

计量小区流出量(水表3)=10.39m3/h。

因此，最小夜间流量=60.91m3/h，[压力=620kPa(63m)]。

基于计量小区的3435户，最小夜间流量为17.7L/（户·h）。

这一数字与一般允许2L/h的夜间用水量相比，显然，该计量小区供水管网存在严重渗漏。

3.3 计量小区管网模型建立

项目采用国际先进的供水管网模型InfoWorks WS，旨在加强北票自来水公司的供水管网调度运行管理、运行费用优化、管网漏损控制、应急预案制定、供水管网规划设计和管网局限性诊断及修复计划等方面能力。

3.3.1 模型基础数据

本次计量小区区域包括天缘社区和七彩虹社区，供水区域共有楼房58栋，用水户3435户（包括43户商业用水户），用水人口11552人。

因管网管线较新，设定管段的摩阻系数均为100；用水量类型简化设置为一类用水类型 JM（居民）；平均用水量初步设定平均每户每天用水量100L，然后根据计量小区计算结果进行调整。

在计量小区测试过程中，从泵后压力图来看，供水压力全天比较均匀，因此可以初步确定漏损水平全天均匀统一，但考虑到期间的停泵过程，为保持数据的统一，将停泵过程中的漏损水平设置为0。

将计量小区计算模块进行实时数据引入，泵站的总供水量作为模型中的总供水量 （3260m3/d），3号井通过流量作为模型中的输出水量（250m3/d），得到管网中的总供水量为3010m3/d。

根据计量小区漏损测算方法，选用漏损索引计算方法，基础设施修正系数按默认设置为1；压力修正系数按照模拟计算结果自动设置为0.77771。

3.3.2 模型校验

根据以上数据，包括管网的基础数据、实测的蓄水池水位数据、泵站的开关泵时间数据,以及计量小区用水量平衡核算得到的居民用水量曲线和漏损平均水平，组成模型计算的初始数据。从而得到模型计算结果。然后以泵站的泵后压力以及通过水泵的流量（1号井的实测压力及流量），以3号的实测流量作为模型校验数据，校验结果见图1。

从图1可以看出：模拟值与实测值完全一致，保证了供水量与蓄水量的完全平衡，模型校验结果良好。

图1 泵后压力(1号井压力)实测值与模拟值比较图

将整个管网划分为不同的计量小区区域，调查及评估各计量小区区域中的漏损水平，并建立各计量小区区域的模型，并以模型分析计量小区区域中可能存在的问题以及提出改善方案，并根据实际情况逐步实行。最终逐步形成整个北票水司管网的整合模型，并以此整合后的模型提高管网的服务水平及运营管理水平。

4 结 语

本项目在辽宁省北票市进行的计量小区（DMA）管理技术实验研究对于中小大城市供水管网漏失管理具有普遍的推广价值，通过计量小区单独的计量来实现供水管网漏失的及时监测和有效管理将会大大提高供水公司供水效率，从而有力促进城市节水。

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