IWA水量平衡应用于我国供水系统水量平衡分析
1 国际水协水量平衡表
客观的供水系统漏损状况评估是开展漏损管理的基础性工作,而水量平衡表的建立过程则是帮助供水企业的管理者认识无收益水量(NRW)的组成、比例、成本的首要环节。国际水协推荐的水量平衡表(见表1)对于开展漏损管理的企业来说并不陌生,但该表的计算推导过程在国内尚处于理论研究阶段,仅有极少数的水司严格按照IWA推荐的方法,开展各类水量的样本测试。
对于其中的“真实漏损”组分,国内大部分水司通常并不按照其提出的“输配水干管漏失”、“蓄水池漏失和溢流”、“支管至计量表具之间漏失”进行管理,所以,根据国内供水企业的实际情况将其修正为“明漏(Reported Bursts)”、“暗漏(Unreported Bur-sts)”和 “背景渗漏(Background Leakage)”3 类。“明漏”通常被定义为可以被供水企业、用户或路人发现的较为明显的水量漏失,多为爆管事件,设施维修部门接到指令后可快速修复,所以其持续时间不长。“暗漏”是指通过一定的检测手段发现的漏水点,暗漏持续时间取决于主动检漏措施的积极性及强度,暗漏平均持续时间为检测周期的一半。“背景渗漏”又称为不可检测渗漏,一般的检漏设备难以探测到,多发生在管道的接头、密封不良处以及微小的腐蚀漏孔处等,持续时间较长并且大量存在。
表1 国际水协推荐的水量平衡
2 水量平衡软件
目前国内部分水司也已开始尝试开展水量平衡测试,通常采用表格填充方式,即在表1水量平衡表中逐项填充相应的水量数据,采用递推递减的方式推算出“漏损水量”和“无收益水量”。文中所述案例使用了国际水协同步推荐的WB-Easy Calc V300,案例的计算周期为181天(2014年1月1日~2014年6月30日)。
3 水量平衡计算过程
3.1 计算过程
如图1所示,第一步,确定该供水系统供给水量(1),该系统有4座水厂、1座补压水厂、19眼补压井,都有相应的出水计量设备,并经过定期校验。
第二步,统计计算周期内的收费计量用水量(2),含工业、生活、趸售等9类。
第三步,统计计算周期内的收费未计量用水量(3),含预付费水量、施工冲刷水量、赔偿费折算水量等,(3)与(2)之和为该系统的收益水量。
第四步,统计计算周期内的未收费已计量用水量(4),如政策减免水量、协议约定的免费用水等。
第五步,估算未收费未计量用水量(5),如协议村庄免费用水、管网施工排空充满水量、管网死头放水、停水事件临时送水、户表改造临时供水、管网上各类在线仪表长流水等,(5)与(4)之和为未收费合法用水量。
图1 水量平衡计算过程
第六步,估算表观漏损(6),通过合理可行的样本测试方法对非法用水和计量误差做出评估,估算表观漏损。基于水量平衡表可知表观漏损可分为两大类“非法用水量”和“因用户计量误差和数据处理错误造成的损失水量”,都属于企业管理失察造成的水量损失,尤其是非法盗用水形式复杂,以ZY市彻查洒扫降尘违规从消火栓偷盗水水量为例说明估算该部分水量的方法,登记在册的环卫洒扫用水水表水量属于“收费计量用水量”,定期跟踪其用水量变化趋势,与城市市政管理部门登记在册的道路清扫车辆、作业频次进行比对,可知其中的差异;对于“计量误差造成损失水量”可通过小区集中更换水表前后的用水量变化进行样本测试,国内有不少水司开展有类似的试验研究。
第七步,计算真实漏损(7),通过合理可行的方法(夜间流量分析、爆管频率、流速、持续时间、水力模型等)计算或估算真实漏损。能够实现独立计量的区域可通过夜间流量分析技术初步分析漏失情况,并推广至管网覆盖的全部区域;爆管损失水量可通过管网管理部门记录的爆管修复时间、裂口面积、附近管网的压力进行计算;暗漏水量需要基于检漏部门提供的统计周期内的检漏数量、检漏周期进行核算;背景渗漏可参考国际水协提供的背景漏失计算公式进行核算。
第八步,利用往期数据进行多次平衡校验。
基于WB-Easy Calc V300 的水量平衡计算过程见图2。
3.2 水量平衡计算结果与评价
校验完成的ZY市水量平衡结果和其中的无收益水量组分明细分别见表2、表3。
图2 基于WB-Easy Calc V300的水量平衡计算过程
表2 校验完成的ZY市水量平衡
(单位:m3)
注:系统供给水量为149 610 800m3;括号内为占系统供给水量的百分比,表3同。
表3 ZY市无收益水量组分明细汇总
注:通过计算、估算、测试得到的数据在录入WB-Easy Calc V300软件的同时需要同步输入该数据的数据误差,软件会在计算和验证过程中不断修正,得出计算结果的“误差范围”。
综上,ZY市无收益水量的重要组成分别为背景渗漏占5%,各类消火栓偷盗水占3.09%,暗漏占2.15%,都市村庄非法用水占1.88%,各类计量误差和数据处理错误造成的水量损失占1.74%,无收益水量组分分析图见图3。
该市的无收益水量比率(产销差率)为15.92%,漏损率为13.10%。根据上述分析首先可知,ZY市供水系统影响无收益水量比率(产销差率)的关键因素为:(1)背景渗漏;(2)各类消火栓偷盗水;(3)暗漏;(4)都市村庄非法用水;(5)各类计量误差和数据处理错误造成的水量损失。企业管理者可以有针对性地开展相应的技术方案经济效果评价,决定投资及管理排序。
图3 无收益水量组分分析
4 水量平衡测试过程中的心得
(1)在平衡分析的过程中,能够发现管理环节中的欺瞒现象。 如,计算周期内ZY市户表改造36 902户(户表改造部门管理),新户报装41 525户(客户服务部门管理),而两项合计的施工冲刷水量仅7 933m3(营业收费部门管理),折合0.10m3/户,可知在施工冲刷水量核算环节有管理漏洞。
(2)影响无收益水量的组分大都无法实现计量,估算结果会造成分析过程的严重不平衡,因此,各类估算水量的统计方法必须要客观且要经过验证。
(3)国际水协(IWA)推荐的水平衡表属于横向的、宏观的、全系统的水量漏失组分分析手段,对于已经实现了分区计量的供水企业,可以更深入地对不同的计量分区继续开展纵向的水量平衡分析。
参考文献
[2] Farley M,Wyeth G,Md Ghazali Z B,et al.The manager’s non-revenue water handbook.New York:United States Agency for International Development,2010
[3] 周律,周玉文,邢丽贞译.供水漏损控制手册.北京:清华大学出版社,2009
[4] 韩伟,李爽,曾为译.供水服务绩效指标手册(原著第二版).北京:中国建筑工业出版社,2011
[5] Thornton J,Sturm R,Kunkel G.Water loss control.New York:McGraw-Hill,2008