供水管网模型在区域计量分区管理中的应用.docx

供水管网模型在区域计量分区管理中的应用雷景峰(上海三高计算机中心有限公司 ,上海 200092)摘要对供水管网实施区域计量分区 ( DMA ) 管理是城市管网管理的一种新模式 ,对提高供水系统的管理水平 、提高供水效益 、优化管网运行以及减小管网漏损等具有重要的意义 。以 J M 市为 例 ,应用供水管网模型模拟分析手段 ,科学划分区域规模和边界 ,对分区方案进行计算 ,验证其可行性 ,规避 DMA 引起的管网运行风险 。关键词供水管网模型区域计量分区漏损0 概述供水管网是“城市的生命线”,对供水管网实施 区域计量分区 ( Di st rict Met eri ng A rea ,DMA ) 管理是城市管网管理的一种新模式 ,是供水企业加大科 技投入 、向管理要效益的一种新手段 ,对提高供水系统的管理水平 、提高供水效益 、优化管网运行以及减 小管网漏损等具有重要的意义 。国外较早开展了供 水管网 DMA 研究和应用 ,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 ,降低漏损率 。英国伦敦 、日本东京和大阪的市区供水管网分 别被分为 16 、50 和 18 个区域 ,韩国首尔等城市也较早开展 DMA 。在国内 ,香港 、上海 、北京 、深圳 、天津 、 福州 、沈阳 、长春 、南 京等 城市 也在 DMA 研究 和应用方面做了积极的探索 ,取得很好的成果 ,为我国供 水管网管理改革提供了借鉴和参考 16 。所谓区域计量分区 (DMA) ,是指综合考虑城市 地形地貌等自 然 地理 特征 、行 政管 理 区划 、水 压分布 、水厂分布和供水能力 、用户水表数及用水量等因 素 ,按照一定的原则 ,在配水系统中通过分区安装流 量计或水表 ,关闭部分阀门 ,建立若干个相对独立的计量区域 ,装表计量的区域必须有明确的边界 ,通过 记录流量计或水表计量范围内的不同时间用水量 ,结合营业收费系统用水量数据分析 ,推断计量区域 内的管网漏损情况 ,为实现精细化管理 、采取控制漏损措施提供科学的依据 。1 区域计量分区的原则供水管网区域计量分区 ( DMA ) 管理是管网管 理模式的革新 ,实施过程中既要借鉴国外的先进经验 ,也要结合我国每个城市的实际情况 ,具体问题具体分析 。 供水企业根据自身供水情况和行业有关标准 ,设立管网经济漏损指标 。该指标就决定了 DMA 的区 域面积大小 、用户数规模 。城市供水管网漏损控制及评定标准( CJJ 92 2002) 中规定 ,城市供水企业管 网漏损率基本评定标准为 12 % ,在执行时可根据城市 管网情况和企业的实际运作做适当的修正 。根据用户数量 ,DMA 分区大小范围一般分为三种等级 :(1)(2) (3) 1 000 户 ,小的 DMA ;1 0003 000 户 ,中等 DMA ;3 0005 000 户 ,大的 DMA 。根据城市供水管网的特点综合确定管网分区原则 ,初步提出管网分区的若干方案 ,如果需要可将分 区区域进一步划分子区域 ,即两级分区 。在对各方 案进行综合技术经济比较的基础上 ,提出最佳几个 方案 。然后 ,通过管网水力模型对分区方案进行模拟计算 ,分析预测分区方案实施对管网水力运行的影响 ,验证其可行性 ,避免不必要的损失 。2 管网模型在区域计量分区中的应用区域计量分区 (DMA) 边界阀门的关闭 ,流量计 或水表的安装 ,对整个配水系统设计和运行的影响 , 应予充分考虑 。如 果 系 统 压 力 在 最 优 化 状 态 下 运行 ,那么 ,此影响就特别明显 。管网水力模型是分析 供水管网运行工况的最有效工具 ,能对多个分区方案进行评估 ,为科学决策提供帮助 ,例如 :(1) 区域边界哪些阀门应该关闭 (反之亦然) ; (2) 管网中减压阀的设置 ;226 给水排水 Vol1 35 No1 11 2009(3)(4)J M 市从行政区划上分为蓬江区 ( 北面) 和江海区 (南面) ,以河流为自然分界 。蓬江区为主城区 ,以 居民区 、商业区为主 ; 江海区主要包括外海镇 、高新 区 、 头乡 、礼 乐镇 等 。其 中 , 外 海 镇 、 头 乡 以 商 住 、商业为主 ;高新区为工业区 ;礼乐镇以商业 、商住 和工业并重 ,且有少量乡村住宅 。目前 ,江海区供水干管主要为枝状管网 ,供水安 全性不足 ,而且随着经济的不断发展 ,用户用水量的 逐年增加 ,部分 区 域已 有水 量 、水 压不 足的 现 象出 现 ,如图 2 中圆圈内区域 。阀门关闭引起的流量减小或压力降低 ;为消除流量反向或低压地区是否需要重新划分区域 ;(5) 高漏损地区的水力状态分析等 7 。 通过管网水力模型 ,可以确定穿过 DMA 边界的流量 ,根据流量来决定是安装流量计 ( 水表) 还是安装阀门 ,小流量的管段就没必要安装水表 。针对 DMA 分区方案 ,应用管网水力模型进行计算 ,检验 系统压力 、流量是否符合服务标准 ,还可以对高峰供 水或未来供水各种工况进行模拟预测 ,分析检查安 装水表导致的水头损失影响等 。3 J M 市供水管网区域计量分区设计分析J M 市位于华南地区 , 地势西 北高 , 东 南低 , 目 前有 1 座西江水厂 , 位于城市的北端 , 始建于 1978 年 ,供水能力约 42 万 m3 / d ,两座二级泵房 ,有 11 台 清水泵 。J M 市自来水有限公司于 2008 年采用水力模拟软件 ,建立供水管网水力模型 ,其中包含 1 895 个节点 ,1 973 根管段 ,最大管径为 1 600 mm ,最小 管径为 150 mm ,供水服务面积 200 k m2 。通过管网的压力和流量测试数据 ,校核日管网90 %测压点 计 算 值 与 实 测 值 误 差 在 2 m 以 内 ,100 %测压点计算值与实测值误差在 3 m 以内 ,占 系统总流量比例大于 10 %的流量计流量误差小于5 % ,占系统总流量比例小于 10 %的流量计流量误 差小于 10 % ,表明管网计算结果与实际运行工况是 基本吻合的 8 ,9 。J M 市管网主要供水格局如图 1 所示 。图 2 J M 市供水管网低水压区分布在管网建模工程中 ,为了精确划分节点流量 ,已 经把营业收费系统的抄表“块号”在水力模型系统上 做出划分和标注 ,这为 DMA 分析打下了良好的基 础 ,如图 3 所示 。图 3 J M 市供水管网按“块号”分区图 1 J M 市供水管网主要供水格局给水排水 Vol1 35 No1 11 2009 227根据营业收费抄表“块号”包含的用户水表数 ,结合 GIS 和水力模型系统 ,依照 DMA 原则和方法 可以划分出 J M 市的 DMA ,示例如图 4 。情况 ,可以更准确地分配管网水力模型的节点流量 ,同时利用管道的流量和测压点的压力对管网水力模 型进行重新校验 ,能进一步提高管网水力模型的精 度 。一 言 蔽 之 , 供 水 管 网 水 力 模 型 能 辅 助 评 估 DMA 方案 ,DMA 方案实施后采集的数据又能促进 水力模型的完善和调度的应用 。应用管网水力模型进行 DMA 管理是集技术 、管理和经济于一体的全 新管理理念 ,对管网漏损控制 、发挥各水厂及管网的 功效 、挖掘其存在的潜力和利用空间 、实现精细化管 理 、提高运营管理服务水平和经济效益都有非常重 要的意义 。参考文献1张孟涛 ,刘阔. 城市供水管网的分区域管理模式研究. 见 :全国城镇供水管 网 暨 配 水 系 统 安 全 与 技 术 发 展 战 略 研 讨 会 论 文 集 ,2007 . 8083舒诗湖 ,赵洪宾. 我国给水管网系统建模的机遇与挑战. 见 :全国 城镇供水管网暨配水系统安全与技术发展战略研讨会论文集 ,2007 . 313316周玉文 ,刁克功 ,吴珊 ,等. 城市供水管网区域管理初步研究. 见 : 刘遂庄 ,郑小明主编. 供水管网现代理论与工程技术论文集. 北 京 :中国建筑工业出版社 ,2007 . 108112郑小明. 管网分区计量控制产销差初探. 见 : 刘遂庆 , 郑小明主 编. 供水管网现代理论与工程技术论文集. 北京 : 中国建筑工业 出版社 ,2007 . 113117常永第 ,赵军锋. 深圳水务集团区域计量项目 ( DMA ) 建设. 见 : 刘遂庆 ,郑小明主编. 供水管网现代理论与工程技术论文集. 北 京 :中国建筑工业出版社 ,2007 . 118121周克梅 ,窦建军. 南京水司分区计量试点工程介绍. 城镇供水 ,2008 , ( 6) :7375张志明. 供水管网漏损控制分区装表计量技术. 城市公用事业 ,2006 ,20 ( 4) : 2123雷景峰 ,王煜明 ,蒋怀德. 供水管网模型在管网现状分析及改扩 建中的应用. 水工业市场 , 2008 , ( 8) : 6468雷景峰 ,陈德荣 ,余云飞 ,等. 供水管网水力模型校验和分析研究 实例. 水工业市场 ,2008 , ( 12) :6368图 4 J M 市供水管网 DMA 分区示意初步设计好 DMA 分区后 ,采用管网水力模型 进行计算 ,分析在正常 、高峰 、低峰不同用水工况下 的管网等水压分布 ,发现 DMA 方案的不足和缺陷 , 不断修改 优 化 DMA 方 案 , 直 到 最 后 确 定 的 DMA 方案对供水的不利影响降至最低 。确定好 DMA 优化方案后 ,能为供水企业的管 理带来如下好处 :(1) 实施 DMA 后 , 可以随时掌握各 个分 区的 漏损情况 ,并针对其成因进行分析和控制 ,改变以往被动检漏和无针对性的暗漏巡检 ,从而能够有重点 地进行主动检漏 ,大大缩短漏点的发现周期 ,降低漏 损率和产销差 。(2) DMA 流量计在线数据接入 SCADA 系统 ,调度中心就能实时掌握管网的压力 、流量数据 ,更加 全面地掌握管网的运行情况 ,及时发现存在的问题 ,更好地实施调度 。(3) 通过 DMA 可掌握各个分区的水量变化情 况 ,以及重要管道的流速和流向 ,为管网改造和规划 提供了科学的决策依据 。4 结论通过应用 J M 市供水管网水力模型 ,评估 DMA 划分初步方案的合理性 ,预测分析不同工况下供水 管网的运行情况 ,发现管网运行可能存在的问题 ,改 进和完善 D