论文部分内容阅读
【摘 要】虽然我国总体水资源量非常可观，可人均水资源量并不是十分充足，仅为世界平均水平的四分之一。水是孕育生命的源泉，每年的3月22日，是“世界水日”。党的十八大上习近平主席提出“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”十六字的新时代治水新方针。节水优先，就是要珍惜每一滴水资源，最大程度减少损耗。而城市给水供水管网的损漏，则是困扰目前节水最大的难题之一，所以如何控制管网的漏损量已经成为各个地区的头等大题。论文针对城市供水管网的漏损原因及控制措施进行了分析。
【Abstract】Although the total amount of water resources in China is very considerable， the amount of water resources per capita is not very sufficient， which is only one fourth of the world average level. Water is the source of life. Every year on March 22， it is the "World Water Day". At the 18th National Congress of the Communist Party of China， President Xi Jinping put forward the sixteen words "water conservation priority， spatial balance， systematic management， two-handed efforts"， a new guideline for water control in the new era. Giving priority to water saving means that we should cherish every drop of water and reduce the loss to the greatest extent. The loss and leakage of the urban water supply pipe network is one of the biggest problems plaguing water saving at present， so how to control the leakage of urban water supply pipe network has become the top problem in all regions. This paper analyzes the leakage causes and control measures of urban water supply pipe network.
【關键词】保护水源;管网漏损;内外部原因;智能化管理;控制漏损
【Keywords】water protection; pipe network leakage; internal and external causes; intelligent management; leakage control
【中图分类号】TU991.38 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2021）08-0100-02
1 城市供水管网的现状
城乡建设统计年鉴数据表明，2017年全国公共供水管网综合漏损率为14.57%（城市和县城）。根据江苏省扬中市供水公司提供的资料来看，存在以下几个问题：设施建设标准低，旧城区管网建设严重滞后;部分企业乱接乱建导致出水水质不稳定，管网混乱;近年来城市建设中车辆超重超载碾压，造成管网下沉变形、渗漏。这三点也是造成管网漏损、混乱的最主要原因。
2 管网漏损中出现的问题
2.1 管道
江苏省扬中市铺设的管道，建成至今已经有三四十年的历史，由于时间的久远，陈旧的管网不可避免有很多问题。老旧的主管网大多为水泥管道和一些锈迹斑斑的铁管钢管，随着交通产业的发展，水泥管道在道路下的承压能力已经不能满足现今社会需要，车辆的重力压力和大型建筑的遍地开花，很容易使管道破裂。而铸铁管钢管道也存在腐蚀问题，内壁腐蚀和管外腐蚀，以及和水、氧长年累月的相互接触，很多地方都会生锈、损坏，从而影响甚至污染水源。
2.2 管道外部问题
江苏省扬中市位于北亚热带季风气候，夏季炎热高温，冬季寒冷。高温和低温交替的气候条件，十分不利于管网的“长寿”。因此，温度作为一个外部因素，对管网影响很大。再结合扬中市本地情况，可以得知温度的变化不仅仅表现在管道中水温的变化，还会改变管道自身的温度，热胀冷缩，管道在极热和极寒的考验下就会开裂，导致漏损点出现。另一个外部因素便是埋深，如上文所述，车辆的重力和建筑的重压，三四十年前预留的覆土厚度已经不能够保障管道了，加上施工的不规范或建筑超重，超出的负荷就会使不堪重负的管道破损。 2.3 管道内部问题
管道内水压波动也是管道漏损不可忽视的原因之一。一方面，在漏损点点数定量的情况下，管网水压愈高，漏损的速度就会越快，漏损量就越大;另一方面，管网水压对新漏点的出现也有很大的影响。管道的供水压力波动上升，会产生压力差，状态差的管道便会出现漏水点，但即使管道状态优良时，如果压力一定时段有略微大幅度的上升，依然会让管道承压不足而产生新的漏点甚至爆管。如此往复，管网的漏损量可想而知。这其中也有管道设计不合理的原因，不合理的设计会导致“卡脖子”等现象频频出现，随着城镇发展，城区框架在被不停的拉伸，老旧的供水管道没有新添或改扩，就会导致管道粗细不均匀，管道状态趋于承压的极限，这样主管道与支管道就有落差。加上原供水管多为铸铁管和水泥管，塑形和弹性形变量不是很高，不善于对抗挤压，就会发生变形。随着使用年限的增加，质量参差不齐的水泥管铁管，内部结垢更使管径减小，造成管道阻力更大，水压就会忽而升高忽而降低。据扬中市部分地区数据显示，正常的水压从给水泵站中输送出来都有2～3kg，可有时到了居民家中却连1kg都不到，这便是大面积管网漏损产生的后果[1]。
2.4 人为施工、安装及管网设计问题
施工质量会直接影响到管网的可靠性和安全性。施工人员技术不规范，管道接口安装不符合规范要求，混合油麻涂抹不均，水泥砂浆糊不严实，橡胶铁圈安装错位，拉紧不合微小渗水不能及时发现;管道基础处理不好，管道覆土密实度不够，或填压土层薄稀，土质过于松软而造成路基下陷，施工者在施工中擅自更改施工计划，这些都会产生管道系统漏损的现象。管网设计不符合规范、符合规范却不贴合现实，最终结果都是不合理的设计。俗话说，“没有良好的开端就已经失败了”。一个不合理的管网配备有再好的工程师、管材，也会走向不断修修补补、大刀阔斧改革的命运，占用了城市经济不说，也影响了市容。
3 管材换代及维护
3.1 管材的更新換代
现在我国用于供水的管材有金属管和非金属管。不同的管材由于管材性质不同，适用性不同，其产生漏失的程度也是不一样的。同样根据数据显示，大量三线城市或者农村，大多使用的是水泥管和铸铁管，而铸铁管在相同的条件下，漏点却是最多的，漏水发生率也是最高的，平均每铺设10km的铸铁管，漏水情况便会发生4.5次[2]。水泥管、钢管和铸铁管的漏失率首当其冲。参考一些发达国家过往的数据，可以发现管网供水的漏失也大多都是钢管和铸铁管以及水泥管造成的，例如，德国曾对其几十个城市收集数据，漏损发生频率最高的便是钢管，高达0.26件每km*a铸铁管紧跟其后为0.23件每km*a。也不单单只是一个国家有这种规律，国际普遍反响的声音让很多国家开始投入使用GRP管道，唯一美中不足的是其价格居高不下，成本太高。近年来我们国家也陆陆续续开始大面积减少或禁止使用钢管、铸铁管等，带来了很好的效果。当然，我们要继续将眼光放在新材料、有着良好前景的塑料环保等材料上，加快试验，加快更新管网的速度。
3.2 采用分区管控、定期检测和维护
分区管理，概念即计量分区、压力分区和管理分区三种管理模式相结合的管理方式。其中首要部分便是计量分区（DMA），DMA自身有三个规模分为小中大三种，对应的住户数量分别是<1000、1000～3000、3000～5000。分区计量，就可以很直观地透过计量数据及时发现爆管和漏失的区域加以定位，进而及时有效地修复、抢修缺漏处。
压力分区，在年终统计数据时，总用水量、总输出量及总损失量总是可以相对方便地接收并整合，较为直观，但化整为零后，块分布区域具体的水况信息很难收集和记录。每个地块有每个地块的压力。所以了解城市地形，并给所有地区进行分压供水，可以有效缓解整个管网的水压压力。最后则为管理分区。管理分区，最好的方式就是借助一些自然地理条件或铁道公路等分界性标志进行划分地块，化繁为简进行小地块的分区管理。
要监测，不停歇的实时监测。比较古老的方法即通过地面听音来判断管网是否漏水，沿用至今，可其弊端也十分明显，噪音的影响对其非常大，通常在夜深人静的时候，负责人员才能去检测，反馈的信息也很有限，效率很差。仪器的精确、技术人员的工作能力素养对监测结果有着不可忽视的影响。随着新智能化技术的发展，古老的听音检测在慢慢被摒弃。自动化管网在管道中凭借金属的传导性，发出电磁波或流动水分子进行实时监测，甚至有新的发明，如投入水流动微型机器人，只不过目前成本较高难以普及。不过随着高技术的更新换代，管网漏损的智能化检控技术会越来越成熟。智能化检测管网漏损的远期收益是非常可观的，也很大程度上减少了漏失量。
借助智能化的管网数据预测进行漏损预测，包含各种算法公式，如遗传算法、蚂蚁算法、代入贝叶斯公式、神经网络理论等，不停地分析数据并给出发生漏损的概率预测报告。在大的漏失发生之前就及时进行维护与修复。通过更智能化的管理减少人工技术上的失误，透过大数据摸索规律。
3.3 从政治层面加强管控
政府或相关部门要加强企业或居民合理用水意识，立法保护水资源，大力惩治一些企业非法排水用水。特别是对有污染的企业、不规范施工，如对不加装止回阀等会危害管道健康的施工罚款教育甚至追究其法律责任。对不合理的管网进行改造或招标重新设计，达到一劳永逸的效果最好，放眼长远的管网投资。尽快建立数字化管理系统并加以完善，结合地方特色建立起最有效减少漏损的管网模型，利用智能化和数字化，达到最佳的管网控制率。
4 结语
上述一些方案已经在部分地区得以实施并且取得了一定程度上的成功，这足以证明这几种方案是能够有效控制管网漏损的。但由于地域环境、地区的投入成本因素，实现全范围的普及化还存在一定的困难。因此，在改造的同时，不要停下学习的脚步，要将目光投入世界范围内的管网漏损研究中，借鉴、学习，取其精华去其糟粕。不断通过实验，找到最适合地区、国家的管网管理方式。
【参考文献】
【1】内乡县自来水公司.关于影响城区水压因素的情况汇报[R].2016-05-09.
【2】邓晓婷，崔建国.城市供水管网漏损影响因素分析[J].太原理工大学学报，2012，5（43）：160-162.
【Abstract】Although the total amount of water resources in China is very considerable， the amount of water resources per capita is not very sufficient， which is only one fourth of the world average level. Water is the source of life. Every year on March 22， it is the "World Water Day". At the 18th National Congress of the Communist Party of China， President Xi Jinping put forward the sixteen words "water conservation priority， spatial balance， systematic management， two-handed efforts"， a new guideline for water control in the new era. Giving priority to water saving means that we should cherish every drop of water and reduce the loss to the greatest extent. The loss and leakage of the urban water supply pipe network is one of the biggest problems plaguing water saving at present， so how to control the leakage of urban water supply pipe network has become the top problem in all regions. This paper analyzes the leakage causes and control measures of urban water supply pipe network.
【關键词】保护水源;管网漏损;内外部原因;智能化管理;控制漏损
【Keywords】water protection; pipe network leakage; internal and external causes; intelligent management; leakage control
【中图分类号】TU991.38 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2021）08-0100-02
1 城市供水管网的现状
城乡建设统计年鉴数据表明，2017年全国公共供水管网综合漏损率为14.57%（城市和县城）。根据江苏省扬中市供水公司提供的资料来看，存在以下几个问题：设施建设标准低，旧城区管网建设严重滞后;部分企业乱接乱建导致出水水质不稳定，管网混乱;近年来城市建设中车辆超重超载碾压，造成管网下沉变形、渗漏。这三点也是造成管网漏损、混乱的最主要原因。
2 管网漏损中出现的问题
2.1 管道
江苏省扬中市铺设的管道，建成至今已经有三四十年的历史，由于时间的久远，陈旧的管网不可避免有很多问题。老旧的主管网大多为水泥管道和一些锈迹斑斑的铁管钢管，随着交通产业的发展，水泥管道在道路下的承压能力已经不能满足现今社会需要，车辆的重力压力和大型建筑的遍地开花，很容易使管道破裂。而铸铁管钢管道也存在腐蚀问题，内壁腐蚀和管外腐蚀，以及和水、氧长年累月的相互接触，很多地方都会生锈、损坏，从而影响甚至污染水源。
2.2 管道外部问题
江苏省扬中市位于北亚热带季风气候，夏季炎热高温，冬季寒冷。高温和低温交替的气候条件，十分不利于管网的“长寿”。因此，温度作为一个外部因素，对管网影响很大。再结合扬中市本地情况，可以得知温度的变化不仅仅表现在管道中水温的变化，还会改变管道自身的温度，热胀冷缩，管道在极热和极寒的考验下就会开裂，导致漏损点出现。另一个外部因素便是埋深，如上文所述，车辆的重力和建筑的重压，三四十年前预留的覆土厚度已经不能够保障管道了，加上施工的不规范或建筑超重，超出的负荷就会使不堪重负的管道破损。 2.3 管道内部问题
管道内水压波动也是管道漏损不可忽视的原因之一。一方面，在漏损点点数定量的情况下，管网水压愈高，漏损的速度就会越快，漏损量就越大;另一方面，管网水压对新漏点的出现也有很大的影响。管道的供水压力波动上升，会产生压力差，状态差的管道便会出现漏水点，但即使管道状态优良时，如果压力一定时段有略微大幅度的上升，依然会让管道承压不足而产生新的漏点甚至爆管。如此往复，管网的漏损量可想而知。这其中也有管道设计不合理的原因，不合理的设计会导致“卡脖子”等现象频频出现，随着城镇发展，城区框架在被不停的拉伸，老旧的供水管道没有新添或改扩，就会导致管道粗细不均匀，管道状态趋于承压的极限，这样主管道与支管道就有落差。加上原供水管多为铸铁管和水泥管，塑形和弹性形变量不是很高，不善于对抗挤压，就会发生变形。随着使用年限的增加，质量参差不齐的水泥管铁管，内部结垢更使管径减小，造成管道阻力更大，水压就会忽而升高忽而降低。据扬中市部分地区数据显示，正常的水压从给水泵站中输送出来都有2～3kg，可有时到了居民家中却连1kg都不到，这便是大面积管网漏损产生的后果[1]。
2.4 人为施工、安装及管网设计问题
施工质量会直接影响到管网的可靠性和安全性。施工人员技术不规范，管道接口安装不符合规范要求，混合油麻涂抹不均，水泥砂浆糊不严实，橡胶铁圈安装错位，拉紧不合微小渗水不能及时发现;管道基础处理不好，管道覆土密实度不够，或填压土层薄稀，土质过于松软而造成路基下陷，施工者在施工中擅自更改施工计划，这些都会产生管道系统漏损的现象。管网设计不符合规范、符合规范却不贴合现实，最终结果都是不合理的设计。俗话说，“没有良好的开端就已经失败了”。一个不合理的管网配备有再好的工程师、管材，也会走向不断修修补补、大刀阔斧改革的命运，占用了城市经济不说，也影响了市容。
3 管材换代及维护
3.1 管材的更新換代
现在我国用于供水的管材有金属管和非金属管。不同的管材由于管材性质不同，适用性不同，其产生漏失的程度也是不一样的。同样根据数据显示，大量三线城市或者农村，大多使用的是水泥管和铸铁管，而铸铁管在相同的条件下，漏点却是最多的，漏水发生率也是最高的，平均每铺设10km的铸铁管，漏水情况便会发生4.5次[2]。水泥管、钢管和铸铁管的漏失率首当其冲。参考一些发达国家过往的数据，可以发现管网供水的漏失也大多都是钢管和铸铁管以及水泥管造成的，例如，德国曾对其几十个城市收集数据，漏损发生频率最高的便是钢管，高达0.26件每km*a铸铁管紧跟其后为0.23件每km*a。也不单单只是一个国家有这种规律，国际普遍反响的声音让很多国家开始投入使用GRP管道，唯一美中不足的是其价格居高不下，成本太高。近年来我们国家也陆陆续续开始大面积减少或禁止使用钢管、铸铁管等，带来了很好的效果。当然，我们要继续将眼光放在新材料、有着良好前景的塑料环保等材料上，加快试验，加快更新管网的速度。
3.2 采用分区管控、定期检测和维护
分区管理，概念即计量分区、压力分区和管理分区三种管理模式相结合的管理方式。其中首要部分便是计量分区（DMA），DMA自身有三个规模分为小中大三种，对应的住户数量分别是<1000、1000～3000、3000～5000。分区计量，就可以很直观地透过计量数据及时发现爆管和漏失的区域加以定位，进而及时有效地修复、抢修缺漏处。
压力分区，在年终统计数据时，总用水量、总输出量及总损失量总是可以相对方便地接收并整合，较为直观，但化整为零后，块分布区域具体的水况信息很难收集和记录。每个地块有每个地块的压力。所以了解城市地形，并给所有地区进行分压供水，可以有效缓解整个管网的水压压力。最后则为管理分区。管理分区，最好的方式就是借助一些自然地理条件或铁道公路等分界性标志进行划分地块，化繁为简进行小地块的分区管理。
要监测，不停歇的实时监测。比较古老的方法即通过地面听音来判断管网是否漏水，沿用至今，可其弊端也十分明显，噪音的影响对其非常大，通常在夜深人静的时候，负责人员才能去检测，反馈的信息也很有限，效率很差。仪器的精确、技术人员的工作能力素养对监测结果有着不可忽视的影响。随着新智能化技术的发展，古老的听音检测在慢慢被摒弃。自动化管网在管道中凭借金属的传导性，发出电磁波或流动水分子进行实时监测，甚至有新的发明，如投入水流动微型机器人，只不过目前成本较高难以普及。不过随着高技术的更新换代，管网漏损的智能化检控技术会越来越成熟。智能化检测管网漏损的远期收益是非常可观的，也很大程度上减少了漏失量。
借助智能化的管网数据预测进行漏损预测，包含各种算法公式，如遗传算法、蚂蚁算法、代入贝叶斯公式、神经网络理论等，不停地分析数据并给出发生漏损的概率预测报告。在大的漏失发生之前就及时进行维护与修复。通过更智能化的管理减少人工技术上的失误，透过大数据摸索规律。
3.3 从政治层面加强管控
政府或相关部门要加强企业或居民合理用水意识，立法保护水资源，大力惩治一些企业非法排水用水。特别是对有污染的企业、不规范施工，如对不加装止回阀等会危害管道健康的施工罚款教育甚至追究其法律责任。对不合理的管网进行改造或招标重新设计，达到一劳永逸的效果最好，放眼长远的管网投资。尽快建立数字化管理系统并加以完善，结合地方特色建立起最有效减少漏损的管网模型，利用智能化和数字化，达到最佳的管网控制率。
4 结语
上述一些方案已经在部分地区得以实施并且取得了一定程度上的成功，这足以证明这几种方案是能够有效控制管网漏损的。但由于地域环境、地区的投入成本因素，实现全范围的普及化还存在一定的困难。因此，在改造的同时，不要停下学习的脚步，要将目光投入世界范围内的管网漏损研究中，借鉴、学习，取其精华去其糟粕。不断通过实验，找到最适合地区、国家的管网管理方式。
【参考文献】
【1】内乡县自来水公司.关于影响城区水压因素的情况汇报[R].2016-05-09.
【2】邓晓婷，崔建国.城市供水管网漏损影响因素分析[J].太原理工大学学报，2012，5（43）：160-162.