管網物理漏失的控制技術與優化使用

物理漏失，也稱真實漏失，是管網漏損的重要組成部分，它是指由于管道及其附屬結構破損導致的真正從管網系統中泄漏出來的水量。可以說，物理漏失是真正被浪費掉的水量，需要更加重視。同時，物理漏失越高，說明管網的健康狀況越差，需要加強管網的維護。因此，供水單位普遍重視管網物理漏失的控制。然而，由于管網多埋于地下，破損點難以發現，物理漏失也是控制的難點。IWA微信公眾號今天帶大家了解。

管網物理漏失的檢測技術

 

物理漏失的根源在于管網系統的破損，從而使得水從破損處泄漏出來。這個過程就會產生很多的漏水音信號。漏水音主要包括水從漏水孔向管外噴射時產生的摩擦音、噴出的水沖擊周圍介質時產生的沖擊音、管道內的水在漏水孔周圍旋轉時形成渦流的聲音及管道因漏水而產生的震動聲等聲音的總和。最常見的傳統物理漏失檢測方法便是基于對這種聲音信號捕捉而產生的技術，這一類技術統稱為聽音法（CJJ 159 –2011 城鎮供水管網漏水探測技術規程）。除此之外，非傳統方法還包括采用示蹤氣體法或管道內窺法來探測管道的損傷。隨著現代計算技術和信息技術的發展，一些“智慧”方法與上述傳統檢漏方法進行結合，形成了智慧型的常規檢漏法，包括遠傳型噪聲記錄儀法；具有顛覆常規辦法遙感探測法、虛擬分區結合人工智能運算的方法等。

這些檢漏技術各有優劣，深圳水務集團的金俊偉認為若從定位精度和應用難度兩個維度來考慮，聽音法應用難度最小、定位最準確，所以在供水單位得到了廣泛應用。智能球、瞬變流等方法定位精度也較高，但應用難度較大。以DMA夜間流量分析為代表的流量分析法，定位精度較差，但應用相對簡單，所以它常被用于監控一個區域有沒有發生漏水異常。而管網資產管理與水力模型法，定位精度較低，應用難度也較大，所以在供水單位應用不普遍。但是作為一種資產及其運行狀況的評價，它們是值得采用的。

管網物理漏失的控制技術

 

當供水單位發現物理漏失之后，最基本的處置方法是開挖修復。根據IWA的系統化漏損控制方案，及時的破損修復是控制物理漏失的重要手段。除此之外，管道更新和壓力管理也是控制物理漏失的主要方法。來自賽萊默（中國）有限公司的孔祥劼認為，在漏損控制的不同階段，應采取不同的解決方案。在初期漏損率較高時，應重點開展檢漏工作；當漏損降低到一定程度時，再對管網狀態進行評估，制定并實施管網更新計劃；最后，當管網破損狀況得到改善后，應實施優化的動態壓力管理，進一步降低管網漏失。在具體實施的過程中，供水單位應根據自身的情況確定正處于哪個階段。根據王雨夕的建議，如果漏損率高達40% 時，漏水調查是最重要措施，降到25% 以下后，再開始引入其他措施。

前面提到，管網更新是控制物理漏失的主要方法。實際上，管網更新是一種從根本上減少物理漏失的手段，因為它不僅消除了現有的漏水點，還提高了管網的承壓能力，降低了新漏水點發生的可能性。尤其是將管材質量較差的管道更新為管材質量較好的管道更是如此。目前，不銹鋼管道的應用正越來越受到供水單位的青睞。不銹鋼材質比鑄鐵管道強度更高，更抗腐蝕。采用不銹鋼管道可大大降低物理漏失。維格斯（上海）流體技術有限公司的高勝華介紹道，以日本東京為例，從 1983 年到 2016 年，其小口徑不銹鋼管道的占比從 11% 上升到了 98%，而其漏損率從 14.7% 下降到了2%。這充分說明，不銹鋼管材的應用，對控制漏損起到了根本性作用。

壓力降低之后，所有漏水點的泄漏速率都會隨之降低。同時，也會降低新漏水點發生的可能性。所以，管網壓力控制可謂是控制物理漏失最有效的手段。因此，對于地勢高差較大或者供水范圍較廣的城市，一般都會進行壓力控制。例如，臺北有87% 的用戶是由二次供水供給，不受市政管網水壓的影響，因此其采用了低壓供水策略，同時采用變頻器使壓力更加穩定。隨著管網壓力的逐步下降，漏失量也隨之顯著下降。

水錘會對管網造成沖擊，嚴重時會導致爆管。因此，消除水錘也是控制管網漏失、保障管網安全的有效措施。新歌閥門（太倉）有限公司的李珺認為，傳統消除水錘的方法有調壓塔、快閉止回閥，傳統方法有利有弊，沒有任何一種方法可以適用于所有系統。調壓塔是最傳統的方法之一，優勢是可靠，缺點也很明顯，占地大，建設成本高，初次投資高。歐洲常用的是壓力罐和壓力鼓，優點是對水質不產生污染，可靠，缺點是成本高。爆破膜以前采用，現在不常用，缺點是需要人工干預。常見管線設計按照地勢設計，不同系統適用的水錘解決方案不同。

如何優化地控制管網物理漏失？

 

檢漏修漏、管網更新和壓力管理三種物理漏失控制措施的成本和效益各不相同，根據臺北的實踐，檢漏修漏對降低物理漏失的貢獻率為5%，管網更新為50%，壓力控制為45%。而在成本方面，管網更新占了總投資成本的81%。這些數據充分說明，在進行漏失控制時，在不同條件下采取何種措施具備優化的空間。

隨著我國管網分區管理工作的推進，供水管網被劃分成越來越多的分區。如何科學地制定這些分區的漏失控制措施，是供水單位面臨的一個重要問題。如果措施制定得合理，則可以提高漏失控制的效率和經濟有效性，否則，就可能會導致效率低下，成本回收期延長。

來自中國科學院生態環境研究中心的徐強在本次論壇上分享了基于管網分區管理的漏失優化控制策略。他認為，由于每個分區的管網基礎屬性不同（管材、管長、管齡、戶數等），運行壓力不同，因此每個分區存在一個獨一無二的最低可達到的最小夜間流量。確定該最低可達的最小夜間流量有助于評估分區管網的漏失狀況，并可輔助制定優化的控制策略。基于36 個DMA 樣本的數據，建立了DMA 最低可達的最小夜間流量模型，并將該模型用于了DMA 漏失狀況評價與漏失控制策略優化。通過對北京市供水管網240 個DMA 數據的分析，借助于研究提出的方法，評價出96 個DMA 的最小夜間流量超出合理水平，95 個DMA 應開展檢漏工作，122個應進行壓力控制，檢漏和控壓的成本回收期均為1 年之內。

供水單位應綜合地、優化地采用漏失控制措施，避免措施單一化。在此過程中，應充分考慮技術成熟度、經濟有效性。

摘錄自《管網漏損控制先進技術與管理發展趨勢白皮書--第二屆IWA 中國漏損控制高端論壇熱點話題與精華全集》，未完待續。