供水管网分区计量系统在济南水司的应用

朱 峰

(济南水务集团有限公司,山东济南 250014)

济南水务集团是国家大型供水企业,具有88 年发展历史,主营生产饮用水集中式管理、水厂建设与运营,自来水供应和营销服务、供水管网及其配套设施管理维护等项目,主要负责主城区、东区(含临空区)、长清区、南山区、起步区等范围内的供水服务工作。

集团共有水厂25 座(地表水厂11 座,出厂平均压力0.39Mpa,总设计供水能力153.5万吨/日;
地下水厂14 座,总设计供水能力75.1 万吨/日),设计供水能力228.6 万立方米/日,常规供水能力181.75 万立米/日,另有48 万立方米/日地下水储备能力,2021 年实际平均日供水量102 万立方米,最高日供水量118.35 万立方米。加压站37 座,加压总设计能力175 万立方米/日,加压站平均供水压力0.49Mpa;
二次加压供水站点(二次供水泵站)661 个;
用水户137.53 万户(总表用户4.77万户,户表用户132.76 万户);
供水管网总长度5387 公里;
管网测压点1026 个;
水质在线监测点75 处,人工水质采样点180 处,形成对管网压力、水质的有效监测。供水范围东至巨野河,西至长清区,南至南部山区,北至黄河以北起步区,服务面积约2600 平方公里,服务人口约450 万人,形成全市供水“一张网”、城乡“一体化”的“大水务”发展新局面。

作为千年古城,济南市地下管线错综复杂,作为近百年的企业,济南水司的供水管网也是极其复杂,水泥、铸铁、钢、球磨铸铁、PVC、PE 等各种管材并存,使用年限长短不一,控制管道漏损问题一直是公司主要工作之一,检漏工作长年坚持不懈,每年修复各种漏点几千余处,取得了一定的效果,多年来漏损率也在逐步降低,截至2021 年,整体漏损率为18%,但与国家8%的漏控目标仍有较大的差距。

为了更好的降低漏损,济南水司从2017年开始实施分区管理,首先结合行政区将整个济南市的供水范围划分成东区、市区和西区三个一级分区,每个一级分区都是以分公司形式进行管理,各自形成了独立的管理模式;
在三个一级分区里,市区管网整体漏损较严重,因此,2018 年,市区供水公司又将市区管网进行了二级分区的划分和建设,以河流、铁路等明晰的边界将整个市区管网划分成了5 个二级分区,对市区管网进行了进一步的细分,在进行大分区建设的同时,公司还对一些漏损严重、一路进水可控的小区进行了DMA 小区建设,意在快速解决小区现存漏点,同时快速发现新增漏点并指导检漏公司定位,从而缩短漏水时间,达到降损的目的。

通过对各级分区的数据分析,可以量化各个分区的漏失水量,锁定漏失严重的区域,有针对性的解决相应的问题。下面以二级分区里漏损最高的四分区为例简述一下分区的建设过程:

第一步:分区规划。以GIS 系统为基础,结合管网的拓扑关系和现场的实际情况进行理论分区规划。由于四分区地势起伏大,多数区域属于加压区域,因此四分区中的三级分区采用按加压站供水范围进行了分区规划,在未增加投入的前提下,利用已有的厂站计量和二级分区的边界计量仪表结合隔离阀门,将整个四分区划分成了10 个独立计量的三级分区;

第二步:现场踏勘。在分区方案通过并确定后,对分区边界进行现场核实,确定各个分区边界点(流量监测仪或隔离阀门)的位置及工作状态,并现场标记,有问题的及时更换或维修,确保正常运行;

第三步:区域封闭性验证。采用零压力测试的方法验证区域封闭性。区域封闭,进入下一步,区域不封闭,从新现场核实,找出串水原因并解决;

第四步:按照现场核实的边界,在GIS系统上划出各个分区的边界,并按照供水区域梳理用户表册;

第五步:将监测点数据和用户表侧数据导入“供水管网分区计量漏损监控运营管理系统(简称DOMS 系统)”,纳入系统管理。

第六步:
按照DOMS 系统运营工作流程,进行日常漏损监控,便于持续长久降损。

下面以四分区为例介绍分区计量建设取得的效果。

3.1 四分区概况

第四分区自2020 年开始建设,供水司职范围:东至旅游路;
南至分水岭水厂;
西至胶济铁路线;
北至建宁路、马鞍山路。

供水面积约55 平方公里,占主城区总供水面积的14%左右,日均供水量约13 万m³,占主城区(按照日供水平均65 万m³计算)供水总量的21%。由8 个边界流量监测仪、6个厂站流量计(南康、南郊、分水岭、七贤、马鞍山)和7 个隔离阀门,实现第四分区边界封闭。

第四分区边界示意图

3.2 降损措施:

1)采用分区和管网分级相结合的手段解决管网漏水问题;
根据济南水司管网分级的原则,整个管网分成三个级别。简单来说就是,水厂至各加压站为一级管网;
加压站至各用水区域分支处为二级管网;
分支开口处到小区和用户为三级管网。针对一级和二级管网的漏点少、漏量大的特点,通过在线监测的手段锁定可疑管段,然后采用综合检漏手段进行定位,以达到快速发现并及时定位大管道漏水的问题;

2)三级管网在整个管网里占比最高,管长占比在80%以上,漏点维修占比更是高达98%,针对三级管网的现状,将漏水频繁和管网老化严重、频繁漏水的区域缩短巡检周期,有条件的加装考核表建成DMA 小区;
DMA小区可快速发现漏水迹象,指导检漏公司快速定位;
对于频繁漏水的管段,进行局部管网改造;
同时采取先进的监测和漏点定位技术,快速且保证漏点的真实性,有利于实现降差目标;

3)将大的分区进一步细分,进一步分解漏损分布,找出漏失重点区域,同时通过各个分区的流量数据分析区域内大管道漏水概率,找出重点区域;

4)加强DMA 小区的建设和数据分析,通过夜间最小流量评估区域漏失并及时指导检漏队伍快速处置;

3.3 降损效果:

四分区2021 年5 月12 号安装完最后一台流量监测仪实现了区域封闭,6-9 月的漏损率为37.8%,通过漏水检测、边界计量表校核以及局部管网改造等一系列控漏措施,截至至2021 年12 月底,四分区7-12 月份的整体漏损率为30.56%,降损达7.24%,按照四分区日均供水量13 万吨计算,日节水约0.94 万吨,每年可节水343 万吨,按照基础水价3.05 元/吨计算,年降损效益达到1000 万元,降损效果显著。

四分区去年的降损效果虽然取得了可喜的效果,但30.56%漏损率距离国家8%的目标仍有巨大的差距,降损空间很大。我司计划采取以下措施继续持续降损。

4.1 应用管网分级、分段管理

在进一步实施分区计量系统建设的基础上,结合管网分级理念,拟将整个四分区在现有10 个三级分区的基础上进一步细化,结合管网三级划分的理念,利用先进的降损监测技术,进一步把区域较大的分区进行细化,预计划分成22 个三级分区。三级分区分为三种控漏管理模式,即:一级管网分段式管理;
二级管网分区式管理;
三级管网DMA 园区考核。

第四分区三级分区规划图

1)一级管网分段式管理

将各加压厂站之间供水主管网(一级管网),通过厂站出厂流量计、分支开口流量计、开口隔离阀门进行隔离,形成独立封闭计量区域,通过总表用户梳理及DMA 小区建设,可计算主管网(一级管网)漏损水量,配合管网部压力监测系统,实现主管网分段式漏损控制;

2)二级管网分区式管理

针对配水主管网(二级管网)供水格局单一,只有一条管线供给两侧小区,通过配水管网开口新增流量监测仪、隔离阀门等方式形成独立供水区域,通过配水主管网两侧新建DMA 小区及总表用户梳理,可实现配水主管网(二级管网)计算漏失水量,配合智能压力布控,可实现分段式漏损控制;

3)DMA 考核区域管理

对DMA 小区的三级管网,根据夜间流量和漏损分析结果,评估各个DMA 小区的漏失问题,指导检漏工作快速解决新发漏水及存量漏水;

4)对降损目标分三级管理

以22 个三级分区为降损的基础单位,设定三级控制目标,近期目标、中期目标和终极目标。近期目标是按照公司制定的2022 年漏控目标分解的季度目标,中期目标为公司制定的当年的漏控目标;
终极目标为国家漏损控制标准规定的8%的漏损控制目标。

每月对各个三级分区进行漏损分析,并按照分析结果对各个分区的实际情况制定相应的处置措施。首先按照设定的漏损控制目标将所有的三级分区分成四大类分区,分别是已经达到终极目标区域,达到中期目标未达到终极目标区域,达到近期目标未达到中期目标区域,未达到近期目标区域,并按照各分区实际的漏损率和漏失率进行排序。

对于未达到近期目标的区域作为处置的重点区域,首先加大DMA 小区的建设,尽快实现DMA 小区全覆盖,继续细化重点区域,其次将检漏周期设置为7-15 天,反复检测,解决区域中的漏水问题,将夜间最小流量控制到合理水平,同时配合营销数据的核查和计量仪表的校核,直至其达到近期目标。

对于达到近期目标未达到中期目标的区域,首先综合分析漏损的构成,找出造成漏损的主要原因,按照问题的严重程度逐步处置;
对于管网漏失造成的漏损高的区域,采用集中检漏的方式解决现存的漏点,并密切关注区域夜间最小流量的变化,及时发现新的漏失。同时对于漏点频发区域进行DMA 小区建设和完善;

对于其它两个层次的三级分区,除每月正常进行漏损分析,每天关注分区的夜间最小流量,在无明显变化的情况下可把检漏周期延长到三个月一次即可。

4.2 推进分区责任承包检漏模式

改进检漏工作以及费用支付模式,由“以点找漏”向“量化控漏”工作理念转变,2022年计划实行各分区实际漏失水量与检漏队伍费用分区责任承包制,改变以往检漏按漏点数量进行费用结算模式,采取按片区控漏水量与费用支出挂钩方式,真正实现控漏效果看得见,实现分区管理与检漏工作紧密结合。

4.3 推进分区编号与表册梳理工作

为进一步强化和规范分区管理工作,在集团安全生产部出台大分区建设规划的基础上,完善集团各(子)分区系统编号与表册梳理工作,实现营销系统水表信息与各级分区边界无缝对接,提高营销数据采集准确率,为各级分区漏损分析打好坚实基础。

4.4 各部门职责分工与考核

由管网管理部作为牵头部门,集团生产部、信息中心、营业部、稽查大队配合,全面实现漏损控制的目标。

管网管理部

总之,技术手段与管理相结合,实现降损目标。

结合控压方案:实现与压力管控系统的数据共享,分析漏损水量与压力数据的变化规律,体现压力监测对漏损控制的影响效果,及时发现大管径漏水,减少漏失水量。

实现预期效果:通过分区计量建设构建漏损控制长效管理体系,推进供水管网漏损率的持续下降并稳定。在降损过程中,做到:

漏损分解处置:通过分区计量体系建设,拆解物理漏损、计量漏损及管理漏损三要素,指导漏损控制工作开展;

技术推进措施:以物联网+大数据为依托、以行业内先进设备为支撑、以标准化建设为手段,实现“设施先进、台账清晰、数据精准、标准统一”的技术效果。

管理实施要素:以控漏降漏为核心、以分区计量应用为支撑、以制度建设为切入点,实现“分析精、对象清、设施明、指标准”的管理效果。

最后需要强调的是,严格按照上述步骤,坚定实施分区管理,结合管网分级、达到网格化治理、精细化管理,系统化降损的目标;
利用3-5 年的时间,济南水司的漏损率有望控制在8%以内。

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