随着抄表到户的推进,小区漏损控制对供水企业节能降耗、提高经济效益将越来越重要^[1]。目前,国内主要以总分表差为参数来判断小区是否存在水量损失。由于抄表周期较长,这种方法通常存在滞后性,并且受抄表质量的影响,不能及时准确地反映小区存在的问题。

　　 如何高效经济地降低小区漏损,需要在漏损控制方法上寻求突破。独立计量分区技术(District metering area,DMA)是通过实时监测夜间流量来评价DMA区域的物理漏损水平,快速发现并修复漏点,降低管网漏失;并结合水量平衡分析,确定分区表观漏损水平^[2],采取应对措施。这种方法具有快速反映漏损和辅助判断表观漏损的功能,对控制小区漏损具有一定的应用价值。

　　 南方某市近几年逐步实现抄表到户,导致该市供水企业漏损率增加。据统计,2014年该供水企业漏损率为15%,小区总体总分表差水量占企业供水总量的4%,约为漏损总量的27%。由此可见,小区总分表差是企业漏损的重要组成部分,降低供水企业漏损率不仅要考虑市政管网,还要解决小区总分表差问题。本文以该市某小区DMA为研究对象,研究DMA技术在小区漏损控制中的应用和效果。

　　 该小区1996年开发,有10栋6层或7层的单体楼,共747户,其中有1户非居民用户(幼儿园);小区通过DN200 的进水管供水,进水管后有体积为200m³的地下水池,水池后设有恒压变频泵,小区内没有屋顶水箱。

　　 该小区近几年总分表差率均大于40%,水量损失严重,亟待采取有效的措施来减少损失的水量;泵后出水管阀门严密性好,启闭正常,并且公司和小区物业的关系较好,便于凌晨2:00~5:00断水,开展零压测试^[3],满足建立DMA小区时严密性测试的条件;管线资料齐全,总、分表对应关系明确;分表多数为户外表,便于抄录,有利于DMA小区建立后的数据采集与分析。

　　 DMA小区的建立以DMA的初步规划为基础。

　　 (1)初步规划DMA小区。 在小区水泵后DN200进水管处安装一个DN200的远传超声波水表^[4](迈拓MTM - 9)和远传压力计(迈拓mpm489E22B2G),此外,分别在小区的最远点、最高点和平均地势点安装远传压力计。

　　 (2)勘察现场:查看初步规划地点是否具备仪表安装条件,经勘察发现,均符合施工条件。

　　 (3)在预定地点安装超声波水表和远传压力计。

　　 (4)零压测试。

　　 远传设备安装完毕后,在凌晨1:00~5:00 关闭进水管处的阀门,开启消火栓放水,进行零压测试。

　　 消火栓持续放水后,各点压力计读数均变为0,结果表明,关闭进水管阀门后,小区是独立封闭的,DMA小区成功建立。

　　 2015年4月8~15日(见表1),分别对该小区进行了2次抄表,时间均为下午15:00~17:00。

　　 DMA监测漏失的基础是最小夜间流量MNF^[5~7],夜间最小流量=合法的夜间流量+净夜间流量,根据所得的净夜间流量就可以推出该DMA小区无收益水量的值,从而判断进一步的处理是否有意义。

　　 如表2所示,最小夜间流量稳定在15m³/h。

　　 小区共747户,包含746户居民和1个幼儿园。参考英国水协用户夜间用水量参数^[6,7]:居民正常夜间用水为1.8~2.5L/(户·h),由于该市户均人数较多,故取上限值2.5L/(户·h),非居民用户最大夜间用水量0.06m³/(户·h)。经计算,该小区夜间合法用水量为1.87+0.06=1.9m³/h。

　　 最小夜间流量扣除夜间合法用水量,可知:夜间进水中至少存在13.1m³/h的水量去向未知。

　　 假设13.1m³/h的未知夜间流量为总表后、户表前地下管网的漏损,7天的漏损量应约为13.1×24×7=2 200m³。 对比7 天实际总分表差水量1 594m³,这两项水量存在较大差异,说明未知夜间流量并非完全由总表后、户表前地下管网的漏损造成,小区内还存在户表后漏损或夜间未知的大用户用水等情况,幼儿园2014年、2015年用水量情况见表3。

　　 筛选小区用水量存在异常的用户后发现,2015年1~ 4月,幼儿园用水量一直在增长,并且远超历史同期用水量(见表3)。初步推断幼儿园户表后可能发生漏损,并且漏损量在增大。经计算幼儿园漏损流量约为2.8 m³/h,该漏损包含在最小夜间流量中。

　　 净夜间流量扣除幼儿园2.8m³/h的推断漏损量,剩余10.3m³/h未知流量,且小区内不存在其他大用户及户表后的漏损,则10.3m³/h是小区总表后分表前的漏损,由此估算日漏损量为10.3×24=247.2(m³/d)。

　　 DMA小区建成后,需对分区内的漏损要素进行分析,判断计量分区内的漏耗原因。漏损要素可以参考国际水协(IWA)推荐的国际水量平衡表^[2,8,9,10],见表4。其中,非法用水量和水表计量误差属于表观漏损。经过摸查,该小区不存在非法用水,且总表、户表运行状况良好。

　　 初步判断小区总表后分表前管网及幼儿园分表后管道可能发生漏损,并且总表后分表前管网的漏损是造成总分表差过高的主要原因。

　　 基于以上推断,在小区内进行探漏、修漏,具体结果如下:(1)2015 年4 月24 日,发现了第1 个漏点,其发生在总表后分表前的管段,下午1:00将其修复;(2)2015年5月13日,发现了第2个漏点,其发生在幼儿园户表后的管道,晚上11:00将其修复,与推断情况一致。

　　 在采取控制措施后,以其后7天为周期,分析夜间流量和总分表差,计算控制前后最小夜间流量与总分表差的变化值,见表5。

　　 在全面修复DMA漏点后,其内部除背景漏损外已不存在其他形式的漏损。连续监测此后一段时间内的最小夜间流量(MNF),作出MNF随时间的变化曲线(见图1)。从而确定该DMA小区的MNF基准值^[3],此基准值可用作DMA运行期间漏损报警的参考值。

　　 由MNF变化曲线^[4,5,11]分析可知,该小区最小夜间流量的基准值为3m³/h,若出现增长,则可能产生复漏,要及时采取探漏修漏等控制措施,使最小夜间流量降低至基准值。

　　 持续监测小区夜间流量,发现7月1日最小夜间流量突增为20m³/h,连续监测7天,最小夜间流量稳定在20 m³/h,报请水司安排探漏队伍进行探漏,查明是由于燃气公司路面开挖不当导致爆管,并探出3个漏点,于7月8日修复。7月9日最小夜间流量降低至3m³/h,继续监测。持续监测及其效果如图2所示。

　　 2015年4月1日,DMA小区建成,经几次探漏与修漏后,该小区正常供水。下面是对该小区采用DMA技术的经济效益分析。其中,节水效益的水量单价按该市制水和输配水成本1.01 元/m³计算。

　　 成本投入:4套远传模块与压力变送器的设备费用为3.36 万元,1 组阀门与水表的费用为2.10万元,施工安装与修漏费为2.50万元,合计为7.96万元。

　　 节水效益:DMA小区建立前日均总分表差水量为227.7m³/d,漏点全面修复后日均总分表差水量12 m³/d,因此年节水效益为:(227.7-12)×1.01×365/10 000=7.95(万元),静态投资回收期为:7.96/7.95=1(年)。

　　 给排水工程项目的静态投资回收期一般为10~15年。从以上分析与比较可知,应用DMA技术对该小区进行漏损控制的经济效益是显著的。

　　 漏损控制除具有可观的经济效益外,还有一定的社会和环境效益^[12]。具体如下:(1)降低水源水的保护成本,减少原水取水量及水厂处理后的输配水量,极大地减少了能耗;(2)延缓远距离调水等水源工程的建设年限;(3)降低管网漏损对路面建筑地基及地下其他管线腐蚀的危害;(4)降低由于管网水质被污染而造成公共危机的可能性;(5)降低漏损对提高水价造成的压力。

　　 (1)结合用户异常用水情况,剥离可能存在的户表后漏损水量,应用DMA小区夜间流量和总分表差分析结果能够判定小区漏损水平,进而判断总分表之间是否存在漏损。

　　 (2)DMA具有长期监测与控制漏损的功能。通过持续监测夜间流量,可以将新生漏损确认时间缩短为7天,并及早地修复新漏点,降低漏损量。

　　 (3)DMA技术是一种高效经济的漏损控制手段,在小区总分表差控制管理中具有良好的推广价值。