DMA分区管理与评估系统——供水管网计量监测与漏损管理解决方案

2016-11-18郭立旺刁选仁青岛市海润自来水集团有限公司

大陆桥视野 2016年18期

关键词：供水管分区管网

郭立旺刁选仁栾　冰/青岛市海润自来水集团有限公司

DMA分区管理与评估系统
——供水管网计量监测与漏损管理解决方案

郭立旺刁选仁栾冰/青岛市海润自来水集团有限公司

本文从全球城市面临的共同难题供水管网漏损控制出发，主要介绍了DM A分区管理、漏损噪声在线监测以及区域压力控制管理及其优点，通过实例对应的在线监控数据，说明了管网漏损控制的预警、追踪、抢修及排除的实用价值。

管网漏损；供水管网区域计量分区；计量监测；在线监测

一、相关背景

管网漏失控制是全球城市面临的问题，我国问题尤为突出，控制管网漏损就是非常有效的节约用水措施。输配水管网是城市重要的基础设施，而供水管网漏失是全球城市面临的共同难题。我国城市供水管网漏失严重，近年来平均产销差率达到17.92％，部分城市甚至超过25％，造成了大量的优质的、经过处理的宝贵淡水水资源浪费，提高管网漏失监测控制和爆管预防能力对于保障我国城市饮用水安全、解决城市水资源供需矛盾具有重大意义。

二、供水管网漏损控制的主体思路

供水管网漏损控制是一个系统的体系，融合多种漏损控制技术。其中DMA分区管理、漏损噪声在线监测以及区域压力控制管理，作为目前比较先进的技术手段，可独立亦可相互结合，在管网漏损控制中发挥重要的作用。

（一）DMA计量分区的应用

DMA计量分区是一种目前在国内外都比较认可的漏损控制方式，尤其在国外很早就开展了供水管网区域计量分区（District Metering Area，简称DMA）的研究和应用。早在1980年，英国第一次提出DMA，其目的是实现对管网漏损的长期监测和可持续管理，降低漏耗。

DMA（District Metering Area，独立计量区域）是指通过截断管段、关闭管段上的阀门进行“真实分区”或安装双向计量仪表进行“虚拟分区”的管理方法。按照事先制定的分区规则，将供水管网系统分为若干个相对独立真实或虚拟的区域，并在每个区域的进水管和出水管上安装流量计，从而实现对各区域入流量和出流量的监测。

通过DMA把整个供水管网系统划分为若干个小区，划小核算单位，对各区域分开管理，从而达到控制漏损率，并保证其持续稳定地降低的目的。

1. DMA分区管理的目的

国际水协将总的漏水时间分为三个部分：第一部分A（Awareness），即漏损的发现时间；第二部分L（Location），即漏损的定位时间；第三部分为R（Repair），即漏损的修复时间。从上图可以看出，在这三部分时间中，漏损的发现时间（A）占整个漏损时间的近一半，因此缩短漏损的发现时间可以很大程度上降低泄漏量。

图1　ALR用户区域漏损时间与流量关系图

DMA计量分区的方法，将传统的被动控制漏损的模式，升级为主动控制漏损的模式，将更多的目光和工作的重点从传统的缩短（L）漏损定位时间转移到对漏损控制有更大影响的缩短（A）漏损发现时间上。DMA分区管理能够快速锁定漏损出现的区域，大大缩短漏损的发现的时间，使管理者能够作出迅速的反应，并指导检漏人员进行漏损的定位工作，做到有目的、有重点的漏损检测。

2.DMA分区管理的优势

DMA分区管理优势可表现为以下几点：

①为区域内的供水管网改造和计量器具维护更新、供水规划等提供参考；

②有助于供水企业职能管理部门及时发现爆管、漏失等事故问题；

③辅助利用检漏工具对漏点精确定位，便于快速修复，减少水量损失；

④通过控制一个或是一组DMA的水压，使管网在最优的压力状态下运行。

建立DMA可以判断出当前的泄漏水平，并随后预定检漏预案。通过监测DMA中的流量，识别出新发生爆管的可能性，因此将泄漏维持在一个最佳的水平。

（二）漏损评估分析

作为国际水协给出的漏损控制的几大方向之一，主动漏损控制的关键在于策略的制定和实施。而策略的制定和实施要结合实际情况进行，所以对漏损实际情况的评估分析是关键点。同时结合DMA分区的应用，不仅仅在管理中更迅速地发现新增漏损，更进一步地要通过DMA分区，对分区内漏损状态进行评估分析。

评估报告可为下一步的工作计划提供参考。根据评估报告中分区的漏损情况以及造成漏损的原因，有针对性地采取漏损控制措施。并且评估报告中，可对分区情况以及建议采取的漏损控制措施进行投入产出比的分析。因此，评估在一定程度上降低了盲目实施DMA分区管理的投入风险，增强了管理针对性。另一方面，对投资管理结果进行预测的方式，可使管理者在方案的实施过程中更有针对性、方向更清晰。

（三）漏损噪声在线监测

实施DMA分区管理时，可利用漏损噪声监测设备进行辅助。建立DMA分区后，可先利用漏损噪声监测设备对分区中的管网进行漏损普查，对检测出的明显漏损进行修复后再进一步监测DMA分区情况。同时，此套漏损监测普查系统还可用于日常的DMA分区管理，辅助漏点的快速定位。

在未实施DMA分区管理的区域，此套漏损普查系统也可单独使用。对管龄较短或漏损情况出现频率较低的区域，可定期利用漏损普查系统进行漏点的排查，快速发现定位漏点，及时修复，减少水资源的浪费和经济的损失。

该系统主要解决由暗漏到明漏引起的爆管预警问题，曾为哥本哈根气候峰会、上海世博会等国际盛会提供了供水管网安全运行的有效技术保障。

（四）区域压力控制系统

压力是造成管网漏损的一个主要原因，对个别区域管网压力的控制可以有效地避免个别管网中不必要高压力的出现，减少爆管事故的发生进而大幅度减少管网漏损率。压力控制是目前最有效、最直接的一种管理方式。压力控制是通过加装调压设备，在保证正常供水的前提下，根据用水量调节管网中的压力，保证管网处于最优的压力条件下运行。

通过压力控制，我们可以达到：

1、控制漏损

2、延长管网寿命（减少爆管）

3、提供稳定供水服务

合理调配配水管网压力，降低电力能耗

区域压力控制，区别于供水管网整体的压力调度，而是基于DMA分区或独立小区域的压力管理。它的优势在于影响范围小，易实施，易对投入产出比做出预估；安装施工相对比较简单（通常管径 ≤ DN300），并且多与DMA相结合，易于分析和监测；可选最不良资产先行管理，效果可能更明显；有多种PRV(减压阀)控制方法，根据需要具体决定；宜做较大覆盖率设计和规划，逐步实现。

压力管理的主要实施手段是建立用水需求与压力之间的联系，降低管道运行压力可以最大限度地减少管道已存在漏点的漏水量。在满足用户需要的前提下改变了管网的压力，减少输送管网漏损。在重点地区、最不利点或者人口密集地区采取重点地区安装便携式压力计，实时监测压力数据，控制压力变化，保证供水安全。

首先对想要实施压力控制的区域进行可行性评估，评估分析后，如该区域适合实施压力控制，则根据实施区域的具体需求，可以进行以下两种压力控制方式：

（1）连续式压力控制

（2）两点式压力控制

三、效果简述

案例

青岛市李沧区内的某小区，建立起的DMA分区，在稳定运行近一年之后，其运行状态达到预期效果。这套基于物联网技术运行的水管理系统，提供管理者精细化管理服务，其主要成果如下：

9月20日晚间，李沧区某小区内一处供水管道发生泄露，最后发展到爆管。到9月21日上午相关部门接到报警后，为保障居民日间的正常用水，在21日晚间对爆管处进行了修复。

此次发生爆管的位置位于一个监测分区内，通过管网漏损监测系统显示的数据，我们可以对整个事件的发生过程进行追踪：泄露最先发生在9月20日晚上，并持续至9月22日凌晨修复。图2为系统监测到的该小区供水管网流量的24小时趋势图。从图中可以清晰的看出，9月21日（周五）全天流量均高于9月14日（周五）和9月7日（周五）的流量。

图2　24小时趋势

图3为系统监测到的该小区供水管网流量的一周趋势图。该图显示，9月20 日（周四）晚上供水管网流量突然上升，直至22日（周六）凌晨爆管处修复之前，管网流量始终高于以往相同时段的流量。管道修复后，流量恢复以往正常值。

图3　一周趋势

此次发生爆管的是一处DN150的管道，泄露时间约为1天。通过夜间最小流量可以看出（图4），该检测区的夜间最小流量一直稳定在13～15L/S，约合47～54m³/h；而发生爆管的当晚，夜间最小流量飙升至19.757L/S，约合70m³/h，相比之前正常值的水平，高出了将近5～7L/S，约合20m³/h。如果按照这个值算下来，一天的泄漏量在300～400t左右；在22日凌晨修复后，夜间最小流量从新回落到正常值的水平。

图4　夜间最小流量

管网漏损监测系统的另一大功能模块：漏损监测区域普查系统。在此次爆管事件中也展现了其强大的灵敏性和准确性。在爆管发生当晚，布置在爆管处附近的permalog+监测探头报告的数据信息为：Level值51dB,Spread值4（报警状态）；在爆管处修复之后，该permalog+监测探头报告的数据信息为：Level值9dB,Spread值14（未报警状态）。