给水管网漏损控制策略国内外差异与思考

时间:2024-03-05 13:29:59

目前,多数供水企业的管网产销差率(或者漏损率)居高不下,有的甚至达到30%以上,仅少数供水企业控制在《城市给水管网漏损控制及评定标准》(CJJ92-2002)规定的指标以内。对于现今水资源短缺、人员与设备材料成本上升、现金流紧张的供水企业来说,控制管网漏损的工作尤为迫切。供水企业每天都为产销差率上升问题所困扰。当采取了老旧管道更新、提高水表计量精度、加大检漏力度、打击非法用水等措施后,发现产销差率虽有所降低,但远未达到理想的预期。

      

        多年的实践使供水企业认识到,供水管网的漏损控制是一个系统问题。国际水协(IWA)Water Loss Task Force 总结出了一系列有关漏损控制的理念、方法、流程与评价指标, 包括其推荐的水量平衡表及其各组分构成、压力控制方法、DMA的划分与管理、真实与表观漏损控制策略及无收益水量的绩效指标等。国内也有越来越多的供水企业关注国际水协的策略并尝试着进行应用, 或在某些中外合作项目中引入该策略指导管网漏损控制工作[5]。

 

       通过比较该策略与国内的《城市给水管网漏损控制及评定标准》, 发现国内外给水管网漏损控制差异主要体现在以下几个方面:

 

  1. 首先体现在是否建立了漏损控制的体系及其推广方式上。2002年国际水协塞浦路斯专题会议后,给水管网漏损控制领域形成以国际水协(IWA)为代表的一整套成熟的漏控策略、方法、流程与考核指标,逐渐在欧洲推广,渐次推广至北美,非洲,亚太地区。国内仅在学术层面上有所介绍(例如2010年7月河南城镇供水协会在郑州,2011年10月华东六省一市供水协会在上海邀请国际水协专家进行培训),但在更高层面上,还没有像英国水管理办公室(OFWAT)机构那样明确颁布漏损控制考核指标,而仅制定了行业内的漏损评定标准,造成国内自来水企业大多停留在经验总结、行业交流的层面,难以在供水行业全面地、系统性地建立起漏损控制体系。

     

  2. 其次,体现在整体漏控指标的考核上。国际水协制定了一套“基础”、“中级”与“详细”有区别的漏控绩效考核指标。国内沿用《城市给水管网漏损控制及评定标准》,主要做出基本漏损率不大于12%的规定,并依据用户数、管长及压力情况对这一数值进行修正。从宏观层面来看该标准与国际水协的指标并不矛盾,其制定的“漏损率”体现在水量平衡表中就是真实漏损与表观漏损之和,属于“无收益水量”的一部分,与国际水协的“漏损水量”对应;而国际水协首要考核指标是“无收益水量”,即真实漏损、表观漏损与“未收费的合法用水量”之和, 与国内的“产销差”指标对应。国内外漏损考核指标的主要差异在于:一是后者体现了水量本身,而不仅仅是百分数数值。这是因为仅用百分数这一指标,易受到水量自身变化造成的数据波动影响,不具客观性。目前世界上一些国家正逐渐摒弃“漏损率”单一考核指标;二是后者突出了“无收益”(即这部分水量不管什么原因造成,对自来水企业是没有收益的,属于经济利益损失的部分),换句话说,若挽回此部分水量就相当于增加了经济收益。值得注意的是,国际水协推荐的漏控策略是以造成的水量损失、投入的成本、最终产生的效益之间的比较为主线的。除了引入“不可避免年漏失水量”(UARL)外,不限定将漏损率降到某指标之下,而是推荐进行成本效益分析,寻找“经济的漏失水平”(ELL)。结合当地具体情况,在成本投入过大而漏失降低有限情况下,不主张一味地寻求降低漏失水平。国际水协制定的“基础”绩效考核指标包括无收益水量的体积或百分数、每天每用户管的漏损水量;“中级”绩效考核指标是在“基础”指标之上考虑压力影响;而“高级”绩效指标则包括无收益水量产生的金钱损失、以及管网漏失指数(ILI)。在一定供水压力下, ILI能很好地衡量供水管网在控制真实漏失方面的管理水平(如养护、维修和及时修复等)。它是“当前年真实漏损水量”(CAPL)和“不可避免年真实漏损水量”(MAAPL)的比值。ILI无量纲,对于那些使用不同计量单位的供水企业或者国家,同样可以采用该指标进行横向对比,目前国际水协和美国供水协会(AWWA)都推荐使用该指标。

     

  3. 其三,体现在具体的漏控组分划分上。国际水协的漏损绩效指标以水量平衡计算作为基础。通过水量平衡计算,可得到不同漏损组分的量值及所占比例,从而得出漏控优先目标,制定相应的针对性措施,这是国际水协推荐的首要流程。然而,供水企业往往略去这个关键步骤,直接根据经验锁定漏控目标,并针对该目标采取尽可能多的措施,力求立竿见影,结果却事倍功半或造成投资的浪费。需要指出的是,在水量平衡计算过程中,例如在对“未收费合法用水量”分类,或在对“非法用水量”估算中,可能就会发现一些管网管理上的漏洞,予以明确或改进后,本身就能促进漏损控制工作卓有成效地开展。

 

        《城市给水管网漏损控制及评定标准》虽强调了水表计量管理的重要性,但未明确其在漏损率计算中的具体形式;国际水协引入“表观漏损”,把该组分从漏损率中细分出来,并详细规定其包括非法用水量、计量误差或数据处理错误等造成损失的水量。一般情况下,管网的真实漏损大于表观漏损,但在国内部分地方,表观漏损所占比例过大,可能出现表观漏损大于真实漏损的情况,这与国内供水管网的管理大都处于初级阶段有关。许多城市管网基本信息不清,地理信息系统尚未建立,更未建立起基于历史修漏数据的管网资产管理系统,管网管理不精细,属粗放型。表现在水表管理方面,打击偷盗水,水表的准确定位,水表复抄复核,水表定期检验更换制度等执行力度不够,而供水企业对水表的类型与口径合理选择、关键参数选取与用户实际用水规律匹配性等技术相对薄弱等,均造成表观漏损问题突出。故国内供水企业漏损控制首要的是加强管理、提升监管水平,减少“人为”因素造成的损失。在此方面有所作为花钱少、见效快,应着重加强。这与国外漏损控制重点在真实漏损降低方向有所不同。

其四,在真实漏损控制方面,国际水协策略采取的是“积极的漏失控制”、管道更换、提高维修速度与质量,以及压力管理等多管齐下的方法,而国内大部分供水企业仅对提高维修速度与质量和管道更换两个措施给予了充分重视。需要指出的是“积极的漏失控制”不仅局限于检漏测漏工作,而指通过检漏和其它技术手段,能快速、高效地把漏失降低下来的“积极主动的”综合措施。

 

        对于管道更换,不是粗放地根据其使用年限、材质等属性统一更换掉,而是基于历史爆管与漏损数据的筛查、分析、诊断,通过管网资产管理系统精选出需更新的管道,这样最大限度地指向了急需更新的管道,有助于提高投资效益,降低投资成本。

 

        压力控制是漏损管理面临的新课题,也是国际上研究的热点,国内这方面的应用才刚刚起步。早期应用的压力控制技术是在长距离输水管道上(尤其在高差相差较大情况下)安装减压阀。实际上,最好的压力控制措施体现在调度的优化上,例如优化调度运行压力,尤其是降低管网夜间运行压力;对管网关键阀门进行调控;或在条件适宜情况下通过中途泵站调压加压。最常用的压力控制措施是在高压区域边界安装减压阀,使该区域的压力整体得到削减,控制的原则是使区域均压点(AZP)的压力刚刚得到满足而不出现冗余。为达到这个目的,需根据用户水量变化动态地调整进口阀门(边界阀门)的开度和流量。依靠普通阀门难以实现此功能,这是因为普通阀门具备启闭功能,但当流量调整时,开度与流量呈现明显的非线性关系,使得减压效果不明显。故压力控制的关键是选择根据流量变化能进行精确控制的减压阀与匹配的控制器,并根据管网运行状况制定适宜的压力控制策略。

 

        最后, 国际水协重视数据分析在漏损控制策略中的基础作用。国内漏损数据统计主要围绕产销差(或漏损率)这一百分数为核心,从水厂出厂水量延伸至营业收费数据进行统计汇总;而国际水协的策略需要多段历时、多种参数、乃至多种方法的全方位的数据分析、处理技术,用以辅助决策支持。例如因不同用户抄表的时间差别,造成水量统计不完全落在指定的时间段上,通过“数据同步”技术进行数据预处理;夜间最小流量的分析应进行压力修正,并剔除用户用水影响,解析得到“净夜间流量”和“破管水量”,并据此分析结果进行漏损预警等。当然最基本的数据处理还是水量平衡计算。尽管这个计算过程并不复杂,但是每个列入计算的数据需有充分依据,并按要求评估数据的“可信度”,最终得出的结果不仅明确了漏损组分,而且得到了该数据的“置信区间”。实际上,对于漏损基础数据的处理,国际水协是有严谨处理流程的,部分数据处理过程也有成熟软件可予辅助。

        

        下面举例说明数据分析在漏控策略制定中的作用。以DMA的产销差率和真实漏损数据分别为纵横坐标绘图,划分为A、B、C、D四个区域:当实测数据落在区域B时,说明真实漏损和产销差率都很低,这种情况是最理想的;当实测数据落在区域A时,产销差率低而真实漏损较高,说明此时真实漏损为漏损控制的主要目标,但同时不能忽略表观漏损的影响;当实测数据落在区域C时,真实漏损低但产销差率较高,这种情况下应重点加强表观漏损的控制,未来使其慢慢向区域B转移;当实测数据落在区域D,真实漏损和表观漏损都较高,这是最糟糕的状况。此时应双管齐下,积极组织实施管网漏损控制,使其向区域B转移。转移的方式有两种:一是通过降低真实漏损使其达到C区域的水平,进而再到达B;二是通过加强表观漏损的控制,使产销差率先降下来,到达A区域;再通过控制真实漏损而到达B区域。

 

        总之,国内供水企业需深入了解国际水协漏损控制的整套策略、方法、流程,供水主管部门应积极推动该策略的应用(尤其是在绩效评估方面的应用),力争将发达国家历经一二十年总结的最新技术引进消化,尤其重视基层总结出的有效经验,进而在此基础上摸索出一套适合中国国情的方法与策略并进行推广,从而将我国供水管网的漏损率降下来,节约珍贵的水资源,改善或提升供水企业的效益。