作者：王飞霞、赵进峰、Francesco Dotto、和Fabio Frascella
Author: Feixia Wang, Jinfeng Zhao, Francesco Dotto, and Fabio Frascella
单位：蒂凡思（北京）工程咨询有限公司，北京 100007
Organization: DFS (Beijing) Engineering Consultant Co. Ltd, Beijing 100007

摘要： 供水管网的漏损控制应以制定切实可行的漏损水平作为根本目标，然后确定相应的技术软件和硬件手段作为辅助，根据成本效益分析，使管网的漏损维持在合理的低水平，同时保证水司为控制漏损的支出能够获得更大的收益。本文将详细阐述上述解决方案，即“主动漏损控制”。

Abstract: Leakage control in water supply networks should first of all set a reasonable leakage level as the fundamental target, supported by necessary technical means including hardware (equipment and monitoring device) and software (GIS, and model etc), and based on the cost-benefit analysis to maintain the leakage level to a reasonable low level, and meanwhile ensure the maximum benefit of water supply company from implementation of the above solution, which is called as “active leakage control”. The paper will describe the theory and procedures of active leakage control.

关键词： 供水管网，漏损率，产销差，主动漏损控制，
Key Words: water supply networks, leakage rate, non-revenue water, active leakage control

      作为最大的发展中国家，中国近年来的基础设施建设蓬勃发展，特别是城市化的速度日益提升。作为城市最重要的基础设施之一，城市供水管网也得到了大力建设。近十年来，我国城市用水人口一直呈现上升趋势，平均每年增长3.54%，截止到2007年，城市用水人口达到3.48亿。供水管网的建设与维护更新是供水设施建设的重要环节之一，近年来随着供水固定资产投入的增加，供水管网长度也在逐年增长，据统计，近十年来，平均每年增长7.96%。2005年的供水管道长度是37.9万公里，到2007年达到44.72万公里，这在一定程度上解决了以往供水管网覆盖不足的问题，但是，供水管网的管理与更新改造并不理想，管网漏损问题日益严重，仍然没有得到科学、合理而有效地解决。

      统计资料显示，2007年全国的供水管道漏损平均水平约为20%，北方城市的漏损水平一般高于南方城市。然而事实上，很多地区的真实漏损水平要远远高于全国平均水平，有些水司甚至面临着高达50－60%的产销差率。

      而另外一个亟待解决的大问题是，各个水司一方面承受着管网漏失带来的水损及其产生的经济损失，年复一年的花钱进行管网漏点探查，另一方面，却没有找到切实有效的办法，能够控制和降低管网的漏损水平和产销差。往往投入了很多进行漏点探查和管网修复，但是产销差却没有得到显著降低，每年的水量损失仍然非常可观。

      面对这样的困境，蒂凡思（北京）工程咨询有限公司，作为一家意大利资深的管网漏损控制的专业咨询公司，愿意在此分享我们在过去20年间全球各地实施主动漏损控制项目的经验和心得。

1. 概述

      我们必须清醒地认识到，无论具备多么先进的管理水平，供水管网的漏损都是不可避免的。首先简单介绍一下管网漏损的构成因素，如下图1所示，包括合法用水量、损失水量。而损失水量中又包括账面漏失和物理（真实）漏失。我们在此谈到的主动漏损控制主要针对的对象就是物理漏失中的管线漏损、水厂内漏失和用户连接漏损。

      图1：管网漏损的构成因素

      供水管网是承压系统，因此即便是很小的漏点，长时间积累造成的水损都非常可观，举例而言，一个直径为1公分大小的漏点，每天（假设供水水头为32米）造成的水量损失高达200吨。除了水量的严重浪费之外，漏点严重、爆管频发、供水中断等事故不断出现，会直接带来重大的社会和经济损失并影响供水企业的公众形象和信任度。漏点爆管现场如下图2所示。

      图2：漏点与爆管现场（摘自中国日报）

      因此，漏损水平的降低和维持需要切实可行并且行之有效的解决方案。这套解决方案不仅能有效降低漏损水平，更重要的是能够使漏损水平长期维持的合理的水平，使水司通过实施该方案真正受益。

2. 主动漏损控制与被动漏损控制

      管网的漏损控制经历了不同的发展阶段。从最初的没有任何漏损控制措施、到被动漏损控制，再逐渐发展为主动漏损控制。

      所谓被动漏损控制，顾名思义就是往往哪里发生了严重漏损，再去亡羊补牢；或者是定期进行管网的漏点探查，找到漏点并进行修复，这样的探测往往具有盲目性。而主动漏损控制的理论背景最早源于英国的WRC（Water Research Center，水研究中心），其核心内容是建立在全面的数据基础上，通过监测和模拟等技术手段，量化漏损水平、精确定位漏点、培训技术力量，使水司能够独立实施漏损主动控制。

      相较于被动漏损控制，主动漏损控制能够借助有效的监测和管网模拟及时发现漏点，并对管网进行有的放矢的探查，使管网漏损维持在较低水平。如下图3所示，常见的被动漏损控制下的管网漏损最高甚至可达50%，而同样在主动漏损控制下，漏损水平通常在15%上下浮动。

      图3：主动漏损控制与被动漏损控制

      由此我们不难发现，被动漏损控制对整个管网或部分管网进行的地毯式搜索的探查方式，缺乏针对性；而且没有借助全面的数据监测、水表分区和水量审计，没有对管网划分优先级别，对供水管网进行声波探测和相关分析，耗时费力，效果并不显著。漏损控制未来的发展方向是主动漏损控制。主动漏损控制侧重前期的数据全面掌握、完善的监测系统（包括流量和压力等）和可靠的管网模型，通过对管网进行有效的水表分区划定，找到漏损水平最高的分区进行漏损探查和漏点修复，抓住问题的主要矛盾集中突破。经验表明，管网中80%的水量损失往往来自于20%的漏点，而主动漏损控制的目的就是找到这关键的20%的漏点，在使漏点探测投入合理化的前提下，水量修复的效果最大化。

3. 主动漏损控制的技术核心及其附加效益

      主动漏损控制方案内最为核心的技术手段是地理信息系统、在线监测系统和管网数学模型。三者的系统整合不仅仅可以为漏损控制服务，它还是优化管理、运行和决策支持的重要工具。这个整合系统还能为水司带来巨大的附加效益，包括：

      1) 更好的运营决策；
      2) 提高紧急情况响应；
      3) 更好的应对规划和今后修复、置换费用；
      4) 增加对资产所处位置的认知；
      5) 增加对关键资产和非关键资产的认知；
      6) 更为有效的运营；
      7) 与客户更好的沟通；
      8) 依据听音操作信息进行等级划分 ；
      9) 使管网的未来扩建能满足系统的真实需求。

4. 主动漏损控制的实施步骤

      主动漏损控制的实施可以划分为以下几个步骤：

      1) 数据获取和分析 – 这不仅仅包括所有管网的基础资料，如管线长度、管材、管径、铺设年代、维修记录、用户数量、类型、用水量、抄表信息、产水量、管网平面布置图、泵站功率、扬程、特征曲线、水厂内部清水池特征、管道压力、节点高程等等。更为重要的是，要对上述基础数据进行全面的分析，确定其精度和可靠性；

      2) GIS 更新 – 通过数据分析和质量控制的数据将录入到地理信息数据库当中，使用户能够更为系统和合理的管理上述基础数据，同时由于GIS本身的强大查询和检索功能，用户能够准确把握供水系统的各类细节信息，如管网资料、用水信息、漏点维修记录等；

      3) 建立模型 – 管网数学模型是实现模拟和校核管网基础资料的重要工具。同时它能为用户提供动态的管网运行状态，并且能为水表分区的合理划定、以及事故预案的模拟和优化；

      4) 为模型率定开展监测工作 – 有条件的可以实施在线监测系统（SCADA），否则可以通过临时和短期的监测工作获取数据来进行模型的率定；

      5) 用户调查和用水量空间定位分配 – 获取用水量信息的主要途径。同时水量的空间定位与分配是管网数学模型的重要输入条件；

      6) 系统用水量和水量平衡分析 – 目的是量化管网的真实漏损水平；
      7) 对建立水表分区进行可行性评估 – 哪些区域可以执行而不须关闭阀门。如下图4所示，水表分区要依靠模型、合理的安装水表/流量计并确定是否需要关闭部分阀门来实现；

      图4：分区水表示意图

      8) 最小夜间流量的测定；
      9) 应用 Enigma进行漏损（听音 + 相关仪）的数字探测；
      10) 修复水量的测量；
      11) 培训, 需要漏损控制小组 – 自来水公司员工参加，主要对水司员工进行能力建设，使之能独立进行简单的漏损探查和监测工作；

      12) 维持漏损的经济效益水平 – 实施主动漏损的最终目的其实是找到适合于所研究管网的漏损控制经济效益水平，该经济效益水平来自于管网状况、水费收取情况、管道维修成本、制水成本和售水成本等多方面因素。而且每个管网都有其特定的成本效益临界点和漏损经济效益水平。

5. 案例分析

      我们选择自1998至2001年在意大利萨斯沙利市进行的项目来分析主动漏损控制技术的实际效果。该项目的服务人口为13万，配水管网总长350km。我们主要开展的工作是：

      1) 现有数据评估；
      2) 供水主管网地形勘测，阀门和水泵进入运转状态的初步工程；
      3) 需水量分析；
      4) 模型建造和率定；
      5) 管网分区；
      6) 选择漏损情况最为严重的分区进行漏损检测，面积约为整个城市的1/6 ；
      7) 漏损检测前的最小夜间流量：133.5 l/s；
      8) 漏损检测后的最小夜间流量：61 l/s。

      这样，我们经过计算可以得出，水量恢复率72 l/s，一天省水约6300吨，效益是非常可观的。

      另外，根据我们的经验，采用主动漏损控制，在正常情况下，可在3年之内将水厂的产销差降到现有水平的一半以下，而且会长期保持在一个低产销差的水平。

6. 结论

      综上所述，主动漏损控制的技术优势和经济效益是非常可观的，它经过20多年的应用和不断改进，已经成为供水管网漏损控制的主流和发展方向，在中国各地水司的漏损控制上有广阔的市场空间。同时，我们必须认识到，管网的漏损控制不能一蹴而就，而是一个持续改善和控制的长期过程。一般而言，主动漏损控制的实施期为3到5年，投资回报期在2 – 3 年之内。

参考文献：
Leakage control policy and practice, Water Research Center, 1985；
中国水业市场研究 – 中国水业市场统计分析，中国水网，2007。